Les 3 _ H7.5 - Chemisch evenwicht

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

H7 - Duurzaamheid

H7.5 - Chemisch evenwicht

Chemie 4V - 7e editie 

6.3 Evenwichten

Pagina 149

Planning

• Huiswerkopgaven bespreken

• Voorkennis ophalen

• Leerdoelen

• Uitleg §7.5

• Aan de slag

Huiswerk

• Huiswerk (maakwerk):
  
• * §7.1 => opdr. 1
  
• * §7.2 => opdr. 6 & 10
  
• * §7.3 => opdr. 11, 12, 16, 20, 21
  
• * §7.4 => opdr. 30

• Zijn er vragen / moeilijkheden? 
• Vragen die er besproken moeten worden?

Kort voorkennis ophalen

De reactiesnelheid is niet afhankelijk van ...

1. concentratie beginstoffen
2. soort glaswerk
3. temperatuur
4. verdelingsgraad van de stoffen

Welke van de reactiesnelheid bepalende omstandigheden kun je uitleggen met het botsende deeltjesmodel.

1. Soort stof
2. Reactietemperatuur
3. Concentratie van de beginstoffen
4. Aanwezigheid katalysator

Leerdoelen

Na deze les weet ik...:

• wat er verstaan wordt onder chemisch evenwicht

Na deze les kan ik...:

• op microniveau uitleggen wat wordt verstaan onder chemisch (dynamisch) evenwicht en wat de voorwaarden voor chemisch evenwicht zijn
  
• aan de hand van een gegeven reactievergelijking van een chemisch evenwicht verklaren of het een homogeen of heterogeen (-> verdelingsevenwicht of oplosevenwicht) betreft
• Je kunt de concentratiebreuk kunnen opstellen en aan de hand hiervan bepalen of het evenwicht al ingesteld is.
  
• Je kunt de evenwichtsvoorwaarde opstellen

Reacties

• Veel reacties zijn omkeerbaar. 
• => De verbranding van glucose is bijvoorbeeld het omgekeerde van de fotosynthese-reactie.

• C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 6 H₂0
• 6 CO₂ + 6 H₂0 -> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

• Soms vinden deze tegengestelde reacties 'tegelijkertijd' plaats.

Evenwichtsreacties

• We spreken dan van evenwichtsreacties.
  
• Als de snelheid van de reacties zodanig is dat de hoeveelheden van de stof niet meer veranderen spreken we van chemisch evenwicht.
• Evenwichtsreacties vinden alleen plaats in gesloten omgevingen!

• Bijv.:

Chemisch evenwicht

• Homogeen evenwicht:
• Alle stoffen die betrokken zijn bij het evenwicht hebben dezelfde fase

• Bijv.: 
• N₂ (g) + 3 H₂ (g) ⇆ 2 NH₃ (g)

Chemisch evenwicht

• Heterogeen evenwicht:
• Hierbij is één stof verdeeld over twee fasen
  

• Bijv.: CO₂ (aq) ⇆ CO₂ (g)

Chemisch evenwicht - Hererogeen

• Verdelingsevenwicht
•  verdeling van dezelfde stof in verschillende medium

• Bijv.: I₂ (water) ⇆ I₂ (wasbenzine)      

Chemisch evenwicht - Hererogeen

• Oplosevenwicht
• slecht oplosbare zouten lossen deels op

• Bijv.
• CaCO3 (s) ⇆ Ca2+ (aq) + CO32- (aq)

Evenwicht - Soorten op een rij

• Homogeen evenwicht: alles in dezelfde fase
• Heterogeen evenwicht: deeltjes in verschillende fasen
• Verdelingsevenwicht: verdeling van dezelfde stof over verschillende fasen/vloeistoffen
• Oplosevenwicht: evenwicht tussen opgeloste ionen en niet opgeloste zout

• Dynamisch evenwicht: chemisch evenwicht
• Statisch evenwicht: natuurkundig evenwicht

Als zich een evenwicht heeft ingesteld dan:

1. zijn de reactiesnelheden heen en terug even groot
2. is de hoeveelheid beginstof gelijk aan de hoeveelheid product
3. verloopt er geen reactie meer
4. alle 3 aspecten zijn waar

In frisdranken zit CO2 'opgelost'.

Het CO2 evenwicht in frisdranken is een ...

1. heterogeen evenwicht
2. homogeen evenwicht
3. verdelingsevenwicht

Sleep de punten voor de reactie naar het juiste vak.

2 NO​2​​(g)⇆N​2​​O​4​​(g)

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

Mg(OH)​2​​(s)⇆Mg​2+​​(aq)+2 OH​−​​(aq)

Heterogeen

reactiemengsel

Homogeen

reactiemengsel

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

2 NO​2​​(g)⇆N​2​​O​4​​(g)

Mg(OH)​2​​(s)⇆Mg​2+​​(aq)+2 OH​−​​(aq)

Heterogeen

Homogeen

Antwoord op vorige vraag/dia

Chemisch evenwicht - Kernpunten

• Een chemisch evenwicht is een dynamisch evenwicht. Daarvoor geldt:
  

• A (aq) ⇆ B (aq)                           A = beginstoffen, B = reactieproducten

• De snelheid waarmee B wordt gevormd is even groot als de snelheid waarmee B verdwijnt
  

• Er is altijd stof A én stof B aanwezig
  
• De concentraties van stof A en stof B veranderen niet (meer)

Chemisch evenwicht - Kernpunten

• Voorwaarden:
  
• De chemische reactie is omkeerbaar
  
• De omkeerbare reacties vinden plaats in 1 afgesloten reactievat
  

• Na een tijdje verandert er op macro-niveau niets meer
• Op micro-niveau verandert er dus wel wat!
• (Je kunt dit goed uitleggen met het botsende deeltjesmodel.)

Concentratiebreuk

• Evenwichten blijken zich op een bepaalde manier instellen volgens een vaste formule (zie binas tabel 37B):
  

• Q = concentratiebreuk
• 
  

Q=​[A]​q​​⋅[B]​r​​​​[C]​m​​⋅[D]​n​​​​

reactie:qA+rB⇄mC+nD

Concentratiebreuk

• Let op:
  
• Concentratiebreuk: gaat over concentraties
  

• alléén (aq) en (g) komen terug in deze breuk
  
• => want deze hebben een concentratie (in bijv. g/L of kg/m3)

• (s) en (l) hebben geen concentratie, dus weglaten in concentratiebreuk!!

Oefen met opstellen van de concentratiebreuk

Noteer van de volgende reacties de concentratiebreuk:

Schrijf de antwoorden in je schrift!

a.

b.

Q=​[Cu​2+​​]⋅[NH​3​​]​4​​​​[Cu(NH​3​​)​4​2+​​]​​

Q=​[Pb​2+​​]⋅[Cl​−​​]​2​​​​1​​

a.

b.

Antwoord op vorige vraag/dia

A + B ⇆ 2C 

Als ik een foto maak, op een willekeurig moment, en ik weet op dat moment alle concentraties, dan kan ik de waarde van de concentratie-breuk uitrekenen. 

Maar ik weet pas of er evenwicht is, als ik daarna een tijdje wacht, en ik maak weer een foto, en als de hoeveelheden dan niet veranderd zijn, is er evenwicht. Dan heeft de concentratiebreuk een waarde K (die ligt vast bij een temperatuur, en kan ik dus in een tabel vinden, zie bijv: binas 49). 

Evenwichtsvoorwaarde

• In evenwichtstoestand:
• -> veranderen de concentraties van de stoffen niet meer
• => Q blijft dan constant 

• Deze waarde noemen we de evenwichtsconstante: 'K' (Zie Binas T.51)
• Als de waarde van de concentratie-breuk (Q) gelijk is aan K, dan weet je dat er een evenwicht is ingesteld. 
• De waarde van K (evenwichtsvoorwaarde) hangt alleen af van de temperatuur!

Evenwichtsvoorwaarde

• Na verloop van tijd heeft het onderstaande evenwicht zich ingesteld:
• N2 + 3 H2 <--> 2 NH3

• Geef de evenwichtsvoorwaarde van bovenstaand evenwicht

Als het evenwicht is ingesteld, dan:

Q = K

Oefen met opstellen van de evenwichtsvoorwaarde

Noteer van de volgende reacties de evenwichtsvoorwaarde

Schrijf de antwoorden in je schrift

a.

b.

K=​[CO​2​​]⋅[H​2​​]​​[CO]​​

K=​1​​[Ag​+​​]⋅[Cl​−​​]​​

a.

b.

Antwoord op vorige vraag/dia

H7.5 - Chemisch evenwicht

Chemie 4V - 7e editie 

6.3 Evenwichten

Pagina 149

Antwoord

• Niels: Deze stelling kan waar zijn, maar hoeft niet. Meestal zal die juist niet zo zijn.
  
  
• Jerome: Deze stelling klopt. Als het reactiemengsel het evenwicht heeft bereikt dan zijn de reactiesnelheden constant.
  
  
• Nynke: Eigenlijk dezelfde stelling als Niels. Als het volume constant is, dan zijn de concentraties direct te vergelijken met de hoeveelheden.
  
  
• Jetse: Deze stelling kan waar zijn. De concentraties hoeven niet gelijk te zijn!! 

Leerdoelen

Na deze les weet ik...:

• wat er verstaan wordt onder chemisch evenwicht

Na deze les kan ik...:

• op microniveau uitleggen wat wordt verstaan onder chemisch (dynamisch) evenwicht en wat de voorwaarden voor chemisch evenwicht zijn
  
• aan de hand van een gegeven reactievergelijking van een chemisch evenwicht verklaren of het een homogeen of heterogeen (-> verdelingsevenwicht of oplosevenwicht) betreft
• Je kunt de concentratiebreuk kunnen opstellen en aan de hand hiervan bepalen of het evenwicht al ingesteld is.
  
• Je kunt de evenwichtsvoorwaarde opstellen

Stel 1 vraag over een onderdeel dat je niet helemaal hebt begrepen.

Aan de slag 

• Doorlezen §7.5 
• Maken:
  

      * §7.5 opdr.: 32, 33, 34, 35, 38, 40a

• Fluisterend overleggen met buur of werken met muziek
  

• Vraag? Steek je hand op

• Af? 
• => Doorlezen §7.6 voor volgende les, i.v.m. practicum