6.5 Evenwichten 4H

6.5 Evenwichten

Omkeerbare reacties

Evenwichtstoestand

Evenwicht aflopend maken

 + Evenwichtsvoorwaarde

Omkeerbare reacties 

Twee reacties die onder vrijwel dezelfde omstandigheden tegelijkertijd kunnen verlopen noem je omkeerbare reacties.

Zo'n reactie geef je weer met een dubbele pijl ⇄

Omkeerbare reacties

Aan het begin van een reactie heb je alleen de beginstoffen van reactie 1. Zodra deze gaat verlopen ontstaan er reactieproducten.

Deze kunnen dan weer reageren tot de beginstoffen totdat de snelheid van beide reacties gelijk is.

De concentraties van de stoffen die deelnemen veranderen dan niet meer. 

Omkeerbare reacties

Reacties waarbij de reactieproducten weer kunnen terugreageren tot de beginstoffen worden omkeerbare reacties genoemd.

Voorbeeld

2H₂O --> 2H₂ + O₂ (elektrolyse)

2H_{2 +} O_{2 -->} H₂O (verbranding)

Aflopende reacties

A + B -> C + D

• Reactie in 1 richting.
• Enkele reactiepijl.
• Niet omkeerbare reactie, bijv. verbranding van een kaars.

Evenwichtsreacties

A + B           C + D

• Heen- en teruggaande reactie tegelijkertijd (dynamisch).
• Dubbele reactiepijl.


• Reactie is omkeerbaar.

De evenwichtstoestand

Als de twee reacties met dezelfde snelheid plaatsvinden en de concentraties niet meer veranderen spreken we van een chemisch evenwicht. 

- De twee reacties die bij zo'n evenwicht verlopen noem je evenwichtsreacties

Een chemisch evenwicht is een dynamisch evenwicht 

Dynamisch evenwicht

De dubbele pijl geeft aan dat er twee tegengestelde reacties tegelijkertijd verlopen met dezelfde snelheid. 

In het reactiemengsel zijn dus zowel beginstoffen als reactieproducten aanwezig. 

Dynamische evenwicht

Als de concentratie van de drie stoffen niet meer veranderd is er een chemisch evenwicht. Dat wil niet zeggen dat de hoeveelheid nog aanwezige N₂ en H₂ gelijk is aan de hoeveelheid NH_3. 

_{Als er veel stikstof en waterstof aanwezig is ligt het evenwicht links}

_{Is er veel ammoniak aanwezig dan ligt het evenwicht rechts} 

De concentratie van de stoffen in de evenwichtstoestand hangt dus af van de ligging van het evenwicht. 

Misconcept

Wat is het verschil tussen een statisch en een dynamisch evenwicht? 

Bij een statisch evenwicht veranderd er niks terwijl er bij een dynamisch evenwicht wel dingen veranderen. 

Verdieping

In de industrie is het belangrijk dat de opbrengt van een product zo groot mogelijk is. Je kunt dan proberen om de omstandigheden aan te passen zodat de beginstoffen wel volledig worden omgezet in reactieproducten.

Je maakt van een evenwichtsreactie een aflopende reactie

Voorbeeld hiervan is het kalkovenproces.

De oven is zo gebouwd dat CO₂ door de opening verdwijnt waardoor de reactie van 

rechts naar links niet meer kan plaatsvinden. De reactie wordt dan aflopend. 

Concentratiebreuk en evenwichtsvoorwaarde

• Van elke evenwichtsreactie kan je een concentratiebreuk opstellen, met 3 regels:

1. Concentraties van reactieproducten staan in de teller en van beginstoffen staan in de noemer
2. Het coëfficiënt in de reactievergelijking wordt het exponent bij die behorende concentratie
3. Er staan geen vaste of vloeibare stoffen in. Alleen maar gassen of opgeloste stoffen.

Concentratiebreuk N2O4 en NO2

• N₂O₄ <-> 2 NO₂
• Evenwichtsvoorwaarde:

1. Reactieproduct in de teller, beginstof in de noemer
   
2. Coëfficiënt bij NO₂ is nu het exponent.
   
3. Zijn beide gassen, dus beide in de concentratiebreuk

Concentratiebreuk N2O4 en NO2

• Op het moment dat het evenwicht zich heeft ingesteld, veranderen de concentraties niet meer
• De concentratiebreuk verandert dan dus ook niet en zal een constante waarde hebben
• Deze constante waarde is K, de evenwichtsconstante 

Evenwichtsvoorwaarde N2O4 en NO2

• Als K gelijk is aan de concentratiebreuk is er evenwicht
• K hangt niet af van de druk, volume, beginconcentraties
• K hangt alleen maar af van de temperatuur. In Binas tabel 51 staan verschillende evenwichtsvoorwaarden 

Differentiatie 

De evenwichtsvoorwaarde

Als er een evenwicht is ingesteld kan er een evenwichtsvoorwaarde worden opgesteld. Hierin staan de concentraties van stoffen uit de reactie 

Rekenen met aan een evenwicht:

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (K)

Als het evenwicht is ingesteld verandert de evenwichtsconstante K niet meer