Scheikunde hfdst 6 evenwichten
§6.1 Chemisch evenwicht
Omkeerbare reactie; reacties die beide kanten op kunnen plaatsvinden (faseovergangen).
Hierbij zijn de beginstoffen van de ene reactie, de reactieproducten van de andere reactie
en andersom. Het energie-effect (ΔE) = precies even groot, maar omgekeerd. Welke reactie
plaatsvindt, hangt af van de reactieomstandigheden.
Is een reactie omkeerbaar, dan mogelijkheid van omstandigheden waaronder zowel de
heengaande als teruggaande reactie tegelijkertijd plaatsvindt. Bij geen verandering in de
omstandigheden (temperatuur & druk), ontstaat er vanzelf een reactie waarin de snelheid
van beide reacties even groot is.
Op microniveau: per seconde worden er evenveel moleculen van de beginstoffen omgezet
in reactieproducten als in de teruggaande reactie weer gevormd worden uit de
reactieproducten > concentraties beginstoffen en reactieproducten veranderen niet meer =
chemisch evenwicht (geen verandering op macroniveau & beginstoffen raken niet op). Alle
stoffen voor de pijl en alle stoffen na de pijl zijn nog aanwezig in het reactie mengsel.
Benodigde tijd tot bereiken evenwicht = insteltijd.
Aflopende reacties; reactie gaat net zolang door tot een van de beginstoffen op is
(verbranding aardgas. Een omkeerbare reactie gedraagt zich, wanneer de omstandigheden
het niet mogelijk maken om een chemisch evenwicht te bereiken, als een aflopende reactie.
§6.2 Evenwichtsvoorwaarde
Algemene omkeerbare reactie:
Met,
A & B de beginstoffen mol/L;
C & D de reactieproducten mol/L;
M, n, q en r de reactiecoëfficiënten.
Verhouding tussen de concentraties van de beginstoffen & reactieproducten, de
concentratiebreuk Q, bij chemisch evenwicht = constante waarde.
, - Concentratiebreuk Q = evenwichtsconstante K
Als geldt , dan chemisch evenwicht = evenwichtsvoorwaarde
Vaste stoffen hebben geen concentratie, dus komen niet voor in de concentratiebreuk.
Vloeistoffen hebben een, in verhouding met de opgeloste deeltjes, grote concentratie. De
concentratie veranderd niet = constante waarde. Zowel voor vaste stoffen als vloeistoffen
vervang je de evenwichtsvoorwaarde door het getal 1.
Grootte evenwichtsconstante K zegt het volgende over de ligging van het evenwicht:
- Als K >> 1, dan zijn de concentraties van de reactieproducten relatief hoog t.o.v. de
beginstoffen. Evenwicht = rechts.
- Als K << 1, dan zijn de concentraties van de beginstoffen relatief hoog t.o.v. de
reactieproducten. Evenwicht = links.
Ligging evenwicht ook afhankelijk van temperatuur:
- 289 K (kamertemperatuur) > waarde K = gelijk aan 6,8 x 10 3 (Binas tabel 51).
Evenwicht = rechts.
- 750 K > waarde K = gelijk aan 1,2 x 10-4. Evenwicht = links.
Instellen van een chemisch evenwicht > concentraties van de deelnemende stoffen
veranderen net zolang tot de snelheid van de heengaande reactie net zo hoog is als de
reactiesnelheid van de teruggaande reactie. Waarde van de concentratiebreuk verandert tot
hij de waarde van de evenwichtsconstante heeft bereikt. Twee mogelijke situaties:
1)
Geen chemisch evenwicht vanwege hogere waarde concentratiebreuk t.o.v. K. Teller van
breuk moet kleiner worden voor verkleinen waarde concentratiebreuk > A & B hoger, C & D
lager. Richting evenwicht = links.
2)
Geen chemisch evenwicht vanwege kleinere waarde concentratiebreuk t.o.v. K. Teller van
breuk moet groter worden voor verhogen waarde concentratiebreuk > A & B lager, C & D
hoger. Richting evenwicht = rechts.
Grafisch weergeven van instelproces:
- De snelheid van een reactie naar rechts wordt aangeduid met →s, begint hoog, maar
daalt.
- De snelheid van deze reactie naar links wordt aangeduid met ←s, begint op 0, maar
stijgt.
- →s = ←s, sprake van chemisch evenwicht
§6.1 Chemisch evenwicht
Omkeerbare reactie; reacties die beide kanten op kunnen plaatsvinden (faseovergangen).
Hierbij zijn de beginstoffen van de ene reactie, de reactieproducten van de andere reactie
en andersom. Het energie-effect (ΔE) = precies even groot, maar omgekeerd. Welke reactie
plaatsvindt, hangt af van de reactieomstandigheden.
Is een reactie omkeerbaar, dan mogelijkheid van omstandigheden waaronder zowel de
heengaande als teruggaande reactie tegelijkertijd plaatsvindt. Bij geen verandering in de
omstandigheden (temperatuur & druk), ontstaat er vanzelf een reactie waarin de snelheid
van beide reacties even groot is.
Op microniveau: per seconde worden er evenveel moleculen van de beginstoffen omgezet
in reactieproducten als in de teruggaande reactie weer gevormd worden uit de
reactieproducten > concentraties beginstoffen en reactieproducten veranderen niet meer =
chemisch evenwicht (geen verandering op macroniveau & beginstoffen raken niet op). Alle
stoffen voor de pijl en alle stoffen na de pijl zijn nog aanwezig in het reactie mengsel.
Benodigde tijd tot bereiken evenwicht = insteltijd.
Aflopende reacties; reactie gaat net zolang door tot een van de beginstoffen op is
(verbranding aardgas. Een omkeerbare reactie gedraagt zich, wanneer de omstandigheden
het niet mogelijk maken om een chemisch evenwicht te bereiken, als een aflopende reactie.
§6.2 Evenwichtsvoorwaarde
Algemene omkeerbare reactie:
Met,
A & B de beginstoffen mol/L;
C & D de reactieproducten mol/L;
M, n, q en r de reactiecoëfficiënten.
Verhouding tussen de concentraties van de beginstoffen & reactieproducten, de
concentratiebreuk Q, bij chemisch evenwicht = constante waarde.
, - Concentratiebreuk Q = evenwichtsconstante K
Als geldt , dan chemisch evenwicht = evenwichtsvoorwaarde
Vaste stoffen hebben geen concentratie, dus komen niet voor in de concentratiebreuk.
Vloeistoffen hebben een, in verhouding met de opgeloste deeltjes, grote concentratie. De
concentratie veranderd niet = constante waarde. Zowel voor vaste stoffen als vloeistoffen
vervang je de evenwichtsvoorwaarde door het getal 1.
Grootte evenwichtsconstante K zegt het volgende over de ligging van het evenwicht:
- Als K >> 1, dan zijn de concentraties van de reactieproducten relatief hoog t.o.v. de
beginstoffen. Evenwicht = rechts.
- Als K << 1, dan zijn de concentraties van de beginstoffen relatief hoog t.o.v. de
reactieproducten. Evenwicht = links.
Ligging evenwicht ook afhankelijk van temperatuur:
- 289 K (kamertemperatuur) > waarde K = gelijk aan 6,8 x 10 3 (Binas tabel 51).
Evenwicht = rechts.
- 750 K > waarde K = gelijk aan 1,2 x 10-4. Evenwicht = links.
Instellen van een chemisch evenwicht > concentraties van de deelnemende stoffen
veranderen net zolang tot de snelheid van de heengaande reactie net zo hoog is als de
reactiesnelheid van de teruggaande reactie. Waarde van de concentratiebreuk verandert tot
hij de waarde van de evenwichtsconstante heeft bereikt. Twee mogelijke situaties:
1)
Geen chemisch evenwicht vanwege hogere waarde concentratiebreuk t.o.v. K. Teller van
breuk moet kleiner worden voor verkleinen waarde concentratiebreuk > A & B hoger, C & D
lager. Richting evenwicht = links.
2)
Geen chemisch evenwicht vanwege kleinere waarde concentratiebreuk t.o.v. K. Teller van
breuk moet groter worden voor verhogen waarde concentratiebreuk > A & B lager, C & D
hoger. Richting evenwicht = rechts.
Grafisch weergeven van instelproces:
- De snelheid van een reactie naar rechts wordt aangeduid met →s, begint hoog, maar
daalt.
- De snelheid van deze reactie naar links wordt aangeduid met ←s, begint op 0, maar
stijgt.
- →s = ←s, sprake van chemisch evenwicht
