7. CHEMISCHE EVENWICHTEN

Inleiding Chemische reacties 2 mogelijkheden: 1) Aflopende (statische) reactie NaOH + HCl  NaCl + H2O 2 Mg + O2  2 MgO  kenmerken: 100% rendement zo volledig mogelijke reactie

Inleiding Chemische reacties 2 mogelijkheden: 2) Evenwichtsreacties (dynamisch evenwicht) Synthese ammoniak: N2 + 3 H2  2 NH3 2 SO2 + O2  2 SO3  kenmerken: onvolledig rendement: rest reagentia bij evenwicht  : evenveel reactie naar links als naar rechts  v1 = v2

Chemisch evenwicht Chemische evenwichtsreactie Een reactie die, verlopend in een gesloten systeem, onvolledig en omkeerbaar is en leidt tot een toestand van gelijkblijvende concentratie van zowel reagentia als reactieproducten; dit als gevolg van een gelijk geworden snelheid van heen- en weerreactie

Chemisch evenwicht Voorstelling

Verstoring chemisch evenwicht 1 2 Fe3+ (opl) + SCN- (opl) FeSCN2+(opl) lichtgeel kleurloos rood [Fe3+]  reactie 1 overheerst tijdelijk  mengsel wordt roder [SCN1-]  reactie 2 overheerst tijdelijk  mengsel wordt minder rood Verdunnen reactie 2 overheerst tijdelijk  mengsel wordt minder rood 1: exotherm 2: endotherm

Verstoring chemisch evenwicht DUS: Het reactiemengsel evolueert naar een nieuwe evenwichtstoestand door tijdelijke overheersing van de reactie die de concentratiewijziging tegenwerkt!

Verstoring chemisch evenwicht Verklaring A + B AB bij evenwicht geldt: v1 = k1[A].[B] = k2[AB] = v2 1 2

Verstoring chemisch evenwicht Le Chatelier-Van ‘t Hoff: chemisch traagheidsbeginsel Bij de verstoring van een evenwichtssysteem wordt de aangebrachte storing steeds tegengewerkt via een tijdelijke overheersing van 1 van beide tegengestelde reacties. Uiteindelijk evolueert het systeem naar een nieuwe evenwichtstoestand.

Omzettingsgraad en rendement 1 2 H2O + CO H2 + CO2 n0 3 mol 5 mol 0 0 ∆n - 2 mol - 2 mol + 2 mol + 2 mol ne 1 mol 3 mol 2 mol 2 mol α = ∆n(X) / ∆n(X)max η = α . 100 %

Omzettingsgraad en rendement α = ∆n (H2O)/n(H2O)max = -2 mol/-3 mol = 0,66 α = ∆n (CO)/n(CO)max = -2 mol/-3 mol = 0,66 α = ∆n (H2)/n(H2)max = 2 mol/3 mol = 0,66 α = ∆n (CO2)/n(CO2)max = 2 mol/3 mol = 0,66 η = α . 100 % = 66% 0 < α < 1 0 % < η < 100 %

K-waarde H2 + I2 2 HI v1 = v2 k1 [H2] . [I2] = k2 [HI]² [HI]² / [H2] . [I2] = k1 / k2 = K

K-waarde Wet van Guldberg en Waage = evenwichtswet: aA + bB cC + dD = constant = K 1 2 [C]ce . [D]de [A]ae . [B]be

Betekenis van K K < 10 -3  nagenoeg geen reactie 10 -3 < K < 10 3  evenwichtsreactie K > 10 3  nagenoeg aflopende reactie