Chemisch Evenwicht

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

CHEMISCH EVENWICHT

Deze les

• Uitleg Omkeerbare reacties en het chemische evenwicht

Leerdoelen

• je kunt uitleggen wat een omkeerbare reactie is
• je kunt uitleggen wat  een dynamisch evenwicht is
• je kunt de 2 voorwaarden geven voor het instellen van een chemisch evenwicht
• je kunt aan de hand van de reactiesnelheid uitleggen of zich een evenwicht heeft ingesteld

inleiding

Hiernaast zie je vijf gesloten buizen. Alle buizen bevatten een mengsel van twee gassen, een bruin gas (NO₂) en een kleurloos gas (N₂O₄).

Door de temperatuur te veranderen, verandert de kleur van de buizen. Toch kan er geen gas in of uit. Hoe kan dit?

Proef 1

We plaatsen de bruine buis van 20°C in een bak met water van 80°C. De buis is gesloten, er kan geen stof in of uit. De buis wordt donkerder van kleur.

Hoe kun je deze verkleuring verklaren?

1. door de warmte zetten de moleculen uit
2. door de warmte bewegen de moleculen sneller
3. door de warmte wordt het kleurloze gas omgezet in het bruine gas
4. door de warmte zitten de moleculen meer aan de buitenkant van de buis

proef 2

We nemen weer dezelfde buis van 20°C, maar zetten deze nu in een bak met ijswater. De bruine kleur wordt lichter. Er kan nog steeds geen gas de buis in of uit, want de buis is helemaal dicht gesmolten.

Hoe kun je dit resultaat verklaren?

1. bij lagere temperatuur worden de moleculen lichter van kleur
2. bij lagere temperatuur wordt bruin gas omgezet in kleurloos gas
3. bij lagere temperatuur bewegen de moleculen langzamer
4. bij lagere temperatuur kunnen de moleculen door het glas naar buiten

proef 3

Twee buizen met dezelfde kleur worden bij 0°C en 80°C geplaatst. Ze worden kleurloos en heel donker. Daarna worden deze buizen tegelijk in dezelfde bak bij 20°C geplaatst.

Welke kleur krijgen de beide buizen bij 20°C?

1. dezelfde kleur
2. de lichte buis zal iets lichter blijven
3. dat kun je niet weten
4. de donkere buis zal iets donkerder blijven

resultaat

De buizen worden dezelfde temperatuur, dus na een tijdje krijgen ze ook weer dezelfde kleur. 

De kleur van de buizen kan dus steeds opnieuw veranderen, als je de temperatuur verandert. De reactie kan allebei de kanten op verlopen

  NOTEER EN LEER

Omkeerbare reacties

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

vervolg 

We begrijpen nu dat de kleur steeds opnieuw kan veranderen, maar hoe kan het dat de kleur bij 20°C hetzelfde blijft? Kijk naar de buis die van 80°C naar 20°C gaat. Welke reactie verloopt daar? 

Waarom denk je dat deze reactie stopt?

1. de beginstof (= het bruine gas) is op
2. de deeltjes botsen niet meer op elkaar
3. de deeltjes botsen niet meer effectief
4. geen van deze verklaringen is juist

uitleg

Bij 20°C botsen de deeltjes nog steeds op elkaar en zijn er dus ook effectieve botsingen. De omzetting van bruin gas naar kleurloos gas is niet gestopt. Het bruine gas is ook niet op. Dat komt omdat tegelijkertijd ook de reactie van kleurloos gas naar bruin gas verloopt. Als deze twee reacties even snel verlopen, dan verandert de kleur niet.

Dit noem je CHEMISCH EVENWICHT

Dit zie je in de volgende animatie.

evenwichtsvergelijking

in de buizen vinden twee reacties tegelijkertijd plaats:

N₂O₄ --> 2 NO₂   en 

2 NO₂ --> N₂O₄ 

de evenwichtsvergelijking schrijven we als volgt op:

N​2​​O​4​​​←​​→​​2NO​2​​

0

NOTEER EN LEER

Een evenwichtsreactie kan zich instellen als aan 2 voorwaarden is voldaan:

1. de reactie is omkeerbaar

2. de reactie vindt plaats in een afgesloten omgeving

In de evenwichtsvergelijking staat een dubbele pijl

NOTEER EN LEER

Een chemisch evenwicht is een dynamisch evenwicht: er vinden voortdurend botsingen tussen deeltjes plaats, er verlopen voortdurend chemische reacties.

Er is chemische evenwicht bereikt als:

1. de snelheid van de reactie heen en terug gelijk zijn 

2. de concentraties van stoffen niet meer veranderen

tot slot

We begonnen de les met deze proef.

de reactie tussen de twee gassen in de buis is omkeerbaar en de buis is helemaal afgesloten.

Waarom verandert de kleur van de buis niet meer bij 20°C?

de kleur van de buis verandert bij 20°C niet meer, omdat

1. de reacties zijn gestopt
2. er van beide gassen evenveel aanwezig is
3. de omzetting van bruin naar kleurloos even snel verloopt als van kleurloos naar bruin
4. de beginstof op is

Heb je nog vragen over deze les?
Noteer deze dan hier.