Chemisch evenwicht

Hoofdstuk 5
Chemisch evenwicht
Chemie 5 (2u)

Omkeerbare reacties
• Uitgangsproducten Reactieproducten
• 2 Hg + O 2 2 HgO (< 400°C)
2 HgO 2 Hg + O 2 (g) (> 400°C)
• NH 3 + HCl NH 4Cl
• CaO + H 2O Ca(OH) 2
• Enkel theoretisch elke reactie omkeerbaar:
2 KClO 3 2 KCl + 3 O 2 (g)

Evenwichtsreacties
• 2 KI (s) + H 2SO 4 (aq) K 2SO 4 (aq) + 2 HI (g)
2 HI (g) H 2 (g) + I 2 (g)
HI: indicatorpapier
I I2: : paarse dijooddamp
⇒ evenwichtsmengsel
=> reactie omkeerbaar
• Botsingen H 2 + I 2 en botsingen HI + HI

Evenwichtsreactie
• 2 HI (g) H 2 (g) + I 2 (g)
bij 400°C concentraties in 10 -3 mol/l
Begintoestand (10 -3 mol/l) Eindtoestand (10 -3 mol/l)
[H 2] 0 [I 2] 0 [HI] 0 [H 2] e [I 2] e [HI] e
1,00 1,00 0,00 0,229 0,229 1,542
0,00 0,00 2,00 0,229 0,229 1,542
1,20 1,00 0,00 0,367 0,167 1,666
1,00 1,10 0,00 0,195 0,295 1,610
0,00 0,00 1,00 0,1145 0,1145 0,771

Evenwichtsconstante
Evenwichtsmensel (10-3 mol/l)
[H2] e [I2] e [HI] e
[HI] e
[H2] e.[I2] e
0,229 0,229 1,542
0,229 0,229 1,542
0,367 0,167 1,666
0,195 0,295 1,610
0,1145 0,1145 0,771
[HI] e 2
⎯⎯⎯⎯ = Kc [H2] e.[I2] e
[HI] e 2
[H 2] e.[I 2] e
(evenwichtsconstante)

Verband reactiesnelheid
• A + B X + Y
• v 1 = k 1.[A].[B]
v 2 = k 2.[X].[Y]
• Dynamisch evenwicht
• [A] e [B] e [X] e [Y] e
reactie-evenwicht
• v 1 = v 2
⇒ k 1.[A] e.[B] e = k 2.[X] e.[Y] e
⇒ k 1/ k 2 = [X] e.[Y] e/[A] e.[B] e = K c

• a A + b B c X + d Y
• K c = [X] e x .[Y]e y/[A] e a .[B]e b
Economisch belang evenwicht
• Efficiënte omzetting chemische industrie
• N2 + 3 H2 2 NH3 2 SO2 + O2 2 SO3 ammoniakbereiding
zwavelzuurbereiding

• N2 + 3 H2 2 NH3 [NH3] e= 0,102 mol/l
[N2] e= 1,03 mol/l
[H [H2] 2] e= e= 1,62 mol/
Oefeningen p. 95
K c ?
• 2 SO2 + O2 2 SO3 (20 l) Kc ?
2,5 mol SO2 (t0) 3,0 mol O2 (t0) → 2,0 mol O2 (te) 4,0 mol SO3 (t0)

Verschuiving evenwicht (c)
• 2 CrO 2-
4 + H3O + Cr 2-
2O7 + OH- + H2O
+ HCl ⇒ oranje (H3O + neemt af)
+ NaOH ⇒ geel (OH- neemt af)
⇒ verschuiving door concentratie
• a A + b B c X + d Y
toename [A] ⇒ verschuiven evenwicht
zodat [A] weer daalt

Verschuiven evenwicht (p)
• N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g)
K c = [NH 3] e 2/[N 2] e.[H 2] e 3
p↑ ⇒ K c↓ ⇒ reactie naar rechts voor nieuw
evenwicht ⇒ 4 2 moleculen ⇒ p ↓
• Toename druk ⇒ verschuiven evenwicht
zodat druk weer daalt

Verschuiven evenwicht (T)
• N 2 + 3 H 2 2 NH 3 + 92 kJ ∆H = -92 kJ
T↑ ⇒ energie voor endotherme reactie
⇒ T↓
• Toename temperatuur ⇒ verschuiven
evenwicht zodat temperatuur weer daalt
• Opmerking: T beïnvloedt ook reactiesnelheid
⇒ NH 3 : p=175 bar , T=600°C , katalysator

Principe van Le Châtelier
• concentratie, druk, temperatuur beïnvoeden
chemisch evenwicht:
Als op een systeem in evenwicht dwang
Als op een systeem in evenwicht dwang
wordt uitgeoefend, verschuift het evenwicht
zodat die dwang geminimaliseerd wordt

Oefeningen p. 101
1. 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3
hoe evenwicht naar rechts ?
3. H H2 (g) + I I2 (g) 2 HI (g) endotherm
• + I 2
• - H 2
• - HI
• V ↓
• T ↑