6.3 Evenwichten

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

6.3 Evenwichten 

Planning

• Demo + uitleg evenwichtsreacties
• Wat zie je bij een evenwicht? 
• Berekeningen aan concentratie. 
• Aan de slag!

Leerdoelen

• Ik kan uitleggen wat een omkeerbare reactie en een aflopende reactie is.  
  
• Ik kan uitleggen waar een evenwichtsreactie aan moet voldoen.
  
• Ik kan het verschil uitleggen tussen een statisch en een dynamisch evenwicht.
  
• Ik kan een grafiek tekenen van de snelheden in een evenwicht.
  

Een aflopende reactie is...

Reactievergelijking van een evenwicht

• je noteert een aflopende reactie met een enkele pijl

bijv  CH4 + 2 O2                CO2    + 2 H2O

• je noteert een evenwicht met een dubbele pijl

bijv  N2O4                 2 NO2

Voorbeeld 

Door een hydraat te verwarmen, verdampt het 

kristalwater

blauw kopersulfaat  --->  wit kopersulfaat

   hydraat                             anhydraat

(bevat kristalwater)         (zonder kristalwater)

Demo 9

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

Reactievergelijking

N₂O₄   (g)   --> 2 NO₂ (g)  

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.

  NOTEER EN LEER

Omkeerbare reacties

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

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

Reactievergelijking

2 NO₂ (g)  --> N₂ O₄ (g)

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. krijgen beide 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.

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

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?

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.

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

Uitleg

In het volgende filmpje wordt aan de hand van een alledaags voorbeeld nog een keer uitgelegd wat een chemisch evenwicht is.

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

1. beide reacties zijn gestopt
2. er van beide gassen evenveel aanwezig is
3. de omzetting van bruin gas naar kleurloos gas even snel verloopt als van kleurloos gas naar bruin gas
4. de beginstof (het gas aan de linkerkant van de pijlen) op is

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 (s1 = s2)

2. de concentraties van stoffen niet meer veranderen

Afronding

H: 24

B: 21 t/m 23, 25 t/m 28

V: 29

BOE-tabel

Begin (mol)

Omzetting (mol)

Evenwicht/eind (mol)

Even oefenen 

Stikstofdioxide kan worden ontleedt in stikstofmono-oxide en zuurstof. In een afgesloten vat van 11,0 L wordt 0,46 mol stikstofdioxide verhit bij constante temperatuur. Er ontstaat een evenwichtsmengsel met 0,22 mol zuurstof. 

1. Geef de reactievergelijking.

2. Bereken m.b.v. een BOE-tabel het aantal mol.

Lastig?

Pak pag 184 erbij. 

Antwoord

1. 2 NO₂            2 NO + O₂

2. Bereken m.b.v. een BOE-tabel de molariteit van de stoffen in evenwicht.

	2 NO 2	2 NO	O 2
B	0,46 mol	0 mol	0 mol
O	-0,44	+ 0,44	+ 0,22
E	0,02 mol	0,44 mol	0,22 mol

Leerdoelen

• Ik kan uitleggen wat een omkeerbare reactie is.
  
• Ik kan uitleggen waar een evenwichtsreactie aan moet voldoen.
  
• Ik kan het verschil uitleggen tussen een statisch en een dynamisch evenwicht.
  
• Ik kan rekenen aan concentratie in een evenwichtsreactie.
  
• Ik kan een grafiek tekenen van de snelheden in een evenwicht.
  

In welke mate beheers je de leerdoelen?

Alle wel

Sommige wel, sommige nog niet

Ik beheer 1 doel/2 doelen.

Ik beheers nog niets

Wat is nog lastig/ waar heb je hulp bij nodig?