H7 Samenvatting
Duurzaamheid
7.4 Evenwichten
Om schoenen te maken wordt cyclohexanol omgezet in cyclohexanon, maar de omzetting is niet
volledig. Het is een chemisch evenwicht. Twee omkeerbare reacties gebeuren met dezelfde snelheid:
1. In de heengaande reactie worden de beginstoffen omgezet in de reactieproducten.
2. In de teruggaande reactie worden de reactieproducten weer omgezet in de beginstoffen.
De reacties noem je evenwichtsreacties. Een ander voorbeeld van een chemisch evenwicht: Bij de
reactie van methaan met waterdamp ontstaat een mengsel van waterstof en koolstofmono-oxide.
Die mengsel reageert verder, waarbij uit koolstofmono-oxide met waterdamp nog meer waterstof
ontstaat en koolstofdioxide. De evenwichtsreactie die verloopt is:
Na enige tijd veranderen de concentraties van de vier
stoffen niet meer, omdat de reactiesnelheden van beide
reacties gelijk zijn. De tijd tussen het begin van de reactie en
het intreden van de evenwichtstoestand noem je de
insteltijd (in de grafiek is dat tev). Als de reagerende stoffen
in een evenwicht een homogeen mengsel vormen zoals bij
gasmengsels en opgeloste stoffen, noem je dat een
homogeen evenwicht. De reactie verloopt in één fase. Zijn
er stoffen in meerdere fasen aanwezig, dan is er sprake van
een heterogeen evenwicht, waarbij altijd een grensvlak
aanwezig is.
Bij een homogeen evenwicht is de ligging van het evenwicht hetzelfde, onafhankelijk van de
beginstand. Voor elke evenwichtsreactie kun je uit de reactievergelijking een concentratiebreuk
afleiden:
- De concentraties van de reactieproducten staan in de teller, die van de beginstoffen in de
noemer.
- Elke concentratie wordt voorzien van een exponent die gelijk is aan de overeenkomstige
coëfficiënt in de reactievergelijking.
- In de breuk staan alleen de concentraties van de stoffen waarvan de concentratie kan
veranderen, dus gassen of opgeloste stoffen.
Voor het evenwicht N2O4 / NO2 is de concentratiebreuk: [NO2]2 / [N2O4]. Bij een chemisch evenwicht
veranderen de concentraties niet meer, dus is de concentratiebreuk constant. Je noemt deze
constante waarde de evenwichtsconstante K. Er is een evenwicht als de breuk gelijk is aan K. K =
[NO2]2 / [N2O4] wordt de evenwichtsvoorwaarde genoemd, omdat de waarde niet afhangt van de
druk, het volume, de concentratie van de uitgangsstoffen of van een katalysator: alleen van de
temperatuur (Binas 51). K heeft geen eenheid.
Bij een heterogeen evenwicht zit het net iets anders. Een voorbeeld: een evenwicht stelt zich in:
De evenwichtsvoorwaarde luidt K= [H2][CO] / [H2O] en niet K= [H2][CO] / [C][H2O], omdat de
biomassa niet homogeen verdeeld over de beschikbare ruimte en je dus niet kunt spreken over de
concentratie van de stof. De andere stoffen zijn gassen of vloeistoffen en die komen wel voor in de
concentratiebreuk, omdat ze zich wel verdelen over de ruimte.
Duurzaamheid
7.4 Evenwichten
Om schoenen te maken wordt cyclohexanol omgezet in cyclohexanon, maar de omzetting is niet
volledig. Het is een chemisch evenwicht. Twee omkeerbare reacties gebeuren met dezelfde snelheid:
1. In de heengaande reactie worden de beginstoffen omgezet in de reactieproducten.
2. In de teruggaande reactie worden de reactieproducten weer omgezet in de beginstoffen.
De reacties noem je evenwichtsreacties. Een ander voorbeeld van een chemisch evenwicht: Bij de
reactie van methaan met waterdamp ontstaat een mengsel van waterstof en koolstofmono-oxide.
Die mengsel reageert verder, waarbij uit koolstofmono-oxide met waterdamp nog meer waterstof
ontstaat en koolstofdioxide. De evenwichtsreactie die verloopt is:
Na enige tijd veranderen de concentraties van de vier
stoffen niet meer, omdat de reactiesnelheden van beide
reacties gelijk zijn. De tijd tussen het begin van de reactie en
het intreden van de evenwichtstoestand noem je de
insteltijd (in de grafiek is dat tev). Als de reagerende stoffen
in een evenwicht een homogeen mengsel vormen zoals bij
gasmengsels en opgeloste stoffen, noem je dat een
homogeen evenwicht. De reactie verloopt in één fase. Zijn
er stoffen in meerdere fasen aanwezig, dan is er sprake van
een heterogeen evenwicht, waarbij altijd een grensvlak
aanwezig is.
Bij een homogeen evenwicht is de ligging van het evenwicht hetzelfde, onafhankelijk van de
beginstand. Voor elke evenwichtsreactie kun je uit de reactievergelijking een concentratiebreuk
afleiden:
- De concentraties van de reactieproducten staan in de teller, die van de beginstoffen in de
noemer.
- Elke concentratie wordt voorzien van een exponent die gelijk is aan de overeenkomstige
coëfficiënt in de reactievergelijking.
- In de breuk staan alleen de concentraties van de stoffen waarvan de concentratie kan
veranderen, dus gassen of opgeloste stoffen.
Voor het evenwicht N2O4 / NO2 is de concentratiebreuk: [NO2]2 / [N2O4]. Bij een chemisch evenwicht
veranderen de concentraties niet meer, dus is de concentratiebreuk constant. Je noemt deze
constante waarde de evenwichtsconstante K. Er is een evenwicht als de breuk gelijk is aan K. K =
[NO2]2 / [N2O4] wordt de evenwichtsvoorwaarde genoemd, omdat de waarde niet afhangt van de
druk, het volume, de concentratie van de uitgangsstoffen of van een katalysator: alleen van de
temperatuur (Binas 51). K heeft geen eenheid.
Bij een heterogeen evenwicht zit het net iets anders. Een voorbeeld: een evenwicht stelt zich in:
De evenwichtsvoorwaarde luidt K= [H2][CO] / [H2O] en niet K= [H2][CO] / [C][H2O], omdat de
biomassa niet homogeen verdeeld over de beschikbare ruimte en je dus niet kunt spreken over de
concentratie van de stof. De andere stoffen zijn gassen of vloeistoffen en die komen wel voor in de
concentratiebreuk, omdat ze zich wel verdelen over de ruimte.
