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Das Gesetz der Volumenverhältnisse besagt: Werden reagierende Gase und gasförmige Produkte bei gleicher Temperatur und gleichem Druck gemessen, stehen ihre Volumina in kleinen ganzzahligen Verhältnissen. Es ist auch als Gay-Lussacs Gesetz der Volumenverhältnisse bekannt.
OpenStax Chemistry 2e erklärt in der Stöchiometrie gasförmiger Stoffe, Gemische und Reaktionen, warum die Koeffizienten einer ausgeglichenen Gleichung bei diesen Bedingungen zugleich die Gasvolumenverhältnisse angeben. Britannica fasst das klassische Volumenverhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff in
Gay-Lussacs Gesetz der Volumenverhältnisse zusammen.
Das wichtige Wort ist Gas. Koeffizienten können nur für Stoffe in der Gasphase und nur dann direkt als Volumenverhältnisse abgelesen werden, wenn diese Volumina bei gleicher Temperatur und gleichem Druck verglichen werden.
Die ausgeglichene Gleichung zur Bildung von Wasserdampf lautet:
Die Koeffizienten bedeuten, dass Volumenteile Wasserstoff mit Volumenteil Sauerstoff zu Volumenteilen Wasserdampf reagieren.
Werden alle Gase bei gleicher Temperatur und gleichem Druck gemessen, reagieren also Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasserdampf. Sobald das Wasser kondensiert, lässt sich sein Flüssigkeitsvolumen nicht mehr aus diesem Gasverhältnis ablesen.
Wähle im Modell eine Reaktion aus. Jedes Rohr stellt eine Volumeneinheit (VE) Gas bei gleicher Temperatur und gleichem Druck dar.
Zwei Teile reagieren mit einem Teil zu zwei Teilen .
Das Modell vergleicht keine Massen, sondern Gasvolumina. Weil Temperatur und Druck gleich bleiben, entspricht jeder Volumenteil einem Koeffizienten der ausgeglichenen Reaktion.
Angenommen, Ammoniakgas zersetzt sich bei derselben Temperatur und demselben Druck vollständig. Die ausgeglichene Gleichung lautet:
Die Koeffizienten ergeben dieses Volumenverhältnis:
Da Teile Ammoniak entsprechen, entspricht Volumenteil .
Bei der Zersetzung von Ammoniakgas entstehen also Wasserstoffgas und Stickstoffgas.
Das Gesetz liefert eine praktische Abkürzung, jedoch nur unter klaren Bedingungen.
Unter diesen Bedingungen leisten Reaktionskoeffizienten mehr als nur das Zählen von Molen. Für Gase unter den gleichen Bedingungen liefern sie außerdem eine schnelle Karte der relativen Volumina.
