Chemisch evenwicht: verschuiving door concentratie en temperatuur
Met de evenwichtsvoorwaarde kun je voorspellen hoe de ligging van een evenwicht verandert. In het examen komt dit vaak terug bij vragen over temperatuur en concentraties.
Een evenwicht blijft liggen zolang de omstandigheden gelijk blijven. Als je iets verandert, schuift het evenwicht zo dat de concentratiebreuk weer gelijk wordt aan de evenwichtsconstante K.
Voor evenwicht 1 geldt Kz = [H3O+]·[ClO-] / [HClO]. Bij een vaste temperatuur verandert Kz niet. Krijgt één stof extra, dan is de breuk eerst niet meer gelijk aan Kz. Het evenwicht verschuift dan tot de breuk weer klopt.
De waarde van K verandert alleen door de temperatuur. Een exotherme reactie naar rechts heeft bij hogere temperatuur een kleinere K. Een endotherme reactie naar rechts heeft bij hogere temperatuur een grotere K.
Daarbij kun je onthouden:
- Stof erbij: het evenwicht schuift weg van die stof.
- Stof eraf: het evenwicht schuift naar die stof toe.
- Temperatuur omhoog: het evenwicht schuift naar de endotherme kant.
Met deze regels en de evenwichtsvoorwaarde kun je de richting van de verschuiving onderbouwen.
Onthoud
Een verandering van concentratie verstoort de concentratiebreuk, en het evenwicht schuift tot de breuk weer gelijk is aan K.
Bij een constante temperatuur blijft de evenwichtsconstante K gelijk.
K verandert alleen door de temperatuur.
Bij een exotherme reactie naar rechts wordt K kleiner bij een hogere temperatuur.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
De vraag is of de totale reinigende werking bij 37 °C hoger of lager is dan bij 25 °C. Daarvoor kijk je naar de verhouding tussen ClO- en HClO.
- 1
Binas geeft voor HClO bij 25 °C een Kz van 4,0·10⁻⁸. In de tekst staat voor 37 °C een Kz van 6·10⁻⁸.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen denken dat een hogere temperatuur het evenwicht altijd naar rechts laat verschuiven. Bepaal eerst of de reactie naar rechts exotherm of endotherm is.
Leerlingen verwarren K met de concentratiebreuk. Bij een concentratieverandering blijft K gelijk, en alleen de breuk verandert tot het evenwicht weer ligt.
Snel checken
Een evenwicht A + B ⇌ C + D heeft een exotherme reactie naar rechts. De temperatuur wordt verhoogd. Hoe verandert de evenwichtsconstante K?
Het evenwicht HClO + H2O ⇌ H3O+ + ClO- staat in evenwicht bij een vaste temperatuur. Er wordt zoutzuur toegevoegd, waardoor [H3O+] stijgt. Hoe verandert de verhouding [ClO-]:[HClO]?