Evenwichten en energie

Reactiesnelheid

De reactiesnelheid hangt af van de hoeveelheid effectieve botsingen. Dat zijn botsingen tussen deeltjes waarbij de deeltjes reageren. Dit hangt af van:

Reactie-energie

Reacties kunnen of endo- of exotherm zijn:

Dit kan je in energiediagrammen weergeven:

Energiediagrammen voor endo- en exotherme reacties

Stel je hebt 3 AB + 2 CD -> EF + 4 G hebt, en het energieverschil (ΔE) wil berekenen. Je zoekt in B57 de vormingswarmtes op. Dit is de energie die nodig is om een stof te vormen. Dit geldt alleen voor ontleedbare stoffen (moleculen die uit meerdere atoomsoorten bestaan).

Voor elke stof in de reactie schrijf je de vormingswarmte op keer de coëfficient. Als de stof wordt afgebroken (alle stoffen voor de pijl), maak je de vormingswarmte negatief.

Als ΔE negatief is is de reactie exotherm, want er is energie verloren gegaan. Als ΔE echter positief is, is er energie toegevoerd en is de reactie dus endotherm.

Als je de energie per mol AB wil weten, deel je door 3, en per mol G door 4 etc.

De energie voor de pijl is de activeringsenergie (zie onderstaande energiediagrammen).

Activeringsenergie in endo- en exotherme reacties

Chemische evenwichten

Een evenwicht is een reactie die twee kanten op gaat. Je noteert die met een dubbele pijl:

A + B ⇆ C + D

Je hebt twee soorten evenwichten:

Een evenwicht kan homogeen of heterogeen zijn:

Een evenwicht hangt af van:

Evenwichtsconstante

De evenwichtsvoorwaarde (k) is een breuk waarbij je de concentraties van de stoffen na de dubbele pijl deelt door die voor de dubbele pijl. De coëfficienten worden daarbij exponenten, en vaste stoffen mag je weglaten (die hebben geen concentratie).

Alleen als de evenwichtsvoorwaarde constant is, is er sprake van een evenwicht.

BOE(V)C schema’s

Aan de hand van de reactievergelijking van een chemisch evenwicht kan je de concentraties van het evenwicht op deze manier uitrekenen:

Reactie 1 A + 2 B -> 3 C + 4 D
Beginstoffen 2 mol 3 mol 0 mol 0 mol
Omzetting +6 mol +?? -?? -??
Eindproducten 8 mol
Volume 1,0L      
Concentratie 8 M

Je kan bij omzetting de andere waardes uitrekenen mbv de molverhoudingen van de vergelijking. Hierbij zijn alle waardes aan één kant van de pijl plus en aan de andere kant min.

In dit geval:

Reactie 1 A + 2 B -> 3 C + 4 D
Beginstoffen 2 mol 3 mol 0 mol 0 mol
Omzetting -1mol -2mol +3mol +4mol
Eindproducten 1 mol 1 mol 3 mol 4 mol
Volume 1,0L      
Concentratie 1 M 1 M 3 M 4 M

Oplossingsproduct

Bij een evenwicht in een oplossingsreactie is de evenwichtsvoorwaarde altijd een product:

AgCl (s) ⇆ Ag⁺ + Cl⁻

=> k = [Ag⁺][Cl⁻]

In dit geval kun je iets interessants doen. Je kan in het BOE(V)C-schema een x invullen:

Reactie AgCl -> Ag⁺ + Cl⁻
Beginstoffen 2 mol 0 mol 0 mol
Omzetting -xmol +xmol +xmol
Eindproducten 1-xmol x mol x mol
Volume 1,0L    
Concentratie 1-x M x M x M

Je weet dus nu dat k = x². Je kan vervolgens het oplossingsproduct opzoeken in Binas, en daarmee x uitrekenen. Daarmee weet je vervolgens het hele BOE(V)C-schema.