Chemisch Evenwicht: Principes, Factoren en Reacties

Basisbegrippen van Chemisch Evenwicht

• Omkeerbare reactie: Een reactie die in beide richtingen kan verlopen; voorgesteld met een dubbele pijl (A + B ⇌ C + D). Trefwoorden: voorwaartse reactie, terugkerende reactie, gelijkwaardig.
• Dynamisch evenwicht: Toestand waarbij de voorwaartse en terugkerende reactie even snel verlopen; de concentraties blijven constant, maar de reacties gaan door. Trefwoorden: constante concentraties, gelijke snelheden, geen netto verandering.
• Evenwichtsreactie: Reactie waarbij na verloop van tijd de heen- en terugreactie even snel zijn; concentraties stabiliseren, maar zijn niet noodzakelijk gelijk. Trefwoorden: dubbele pijl, stabilisatie, constante hoeveelheden.
• Omzettingsgraad (α): Verhouding van de weggereageerde hoeveelheid reagens bij evenwicht tot de maximaal weggereageerbare hoeveelheid (α tussen 0 en 1). Trefwoorden: vorderingsgraad, eenheidloos, α = 0 (geen reactie), α = 1 (aflopend).
• Rendement (R): Omzettingsgraad uitgedrukt in procent: R = α · 100%. Trefwoorden: opbrengst, procentueel.

Factoren die het Evenwicht Beïnvloeden

1. Temperatuur: Bij een endotherme gewenste reactie verwarmen; bij een exotherme gewenste reactie afkoelen.
2. Concentratie verhogen: Meer reagens toevoegen als je meer producten wilt vormen.
3. Druk (bij gassen): Druk verhogen als de gewenste kant minder mol gas heeft; druk verlagen als de gewenste kant meer mol gas heeft.
4. Concentratie verlagen: Producten aan de gewenste kant verwijderen (bijv. gas laten ontsnappen of neerslaan).

Het v,t-diagram

De grafiek toont hoe de snelheid van de voorwaartse reactie (A + B → C + D) en de terugkerende reactie (C + D → A + B) veranderen in de tijd:

• In het begin is de snelheid van de voorwaartse reactie hoog omdat de concentraties A en B maximaal zijn; de terugkerende reactie is nul omdat er nog geen C en D zijn.
• Naarmate A en B wegreacten, daalt hun concentratie en neemt de voorwaartse snelheid af.
• Tegelijk stijgt de concentratie C en D, waardoor de terugkerende snelheid toeneemt.
• Op het moment dat beide snelheden gelijk zijn, is het chemisch evenwicht bereikt: de concentraties blijven constant en de snelheden veranderen niet meer.

Oefening: Verschuiving van het Evenwicht

Beschouw de reactie: 2A(g) + 3B(g) ⇌ 2C(g) + D(g) met ΔHᵣ < 0.

In welke zin verschuift het evenwicht als:

• a) De temperatuur stijgt? ΔHᵣ < 0 → reactie naar rechts is exotherm, naar links endotherm. Bij temperatuurstijging wordt de endotherme reactie gestimuleerd → evenwicht naar links.
• b) Het volume groter gemaakt wordt? Volume groter → druk lager. De reactie die meer mol gas vormt wordt gestimuleerd: links 5 mol, rechts 3 mol → evenwicht naar links.
• c) Een gedeelte van D wordt verwijderd? Concentratie D daalt → de reactie die D opnieuw vormt wordt gestimuleerd (reactie naar rechts) → evenwicht naar rechts.
• d) Een katalysator wordt toegevoegd? Een katalysator versnelt beide reacties evenveel → geen invloed op de ligging van het evenwicht, het wordt alleen sneller bereikt.