8.3 Wat beïnvloedt het rendement

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

8.3 Wat beïnvloedt het rendement? 

Chemie 4V - 7e editie 

6.3 Evenwichten

Pagina 149

Antwoord

• Niels: Deze stelling kan waar zijn, maar hoeft niet. Meestal zal die juist niet zo zijn.
  
  
• Jerome: Deze stelling klopt. Als het reactiemengsel het evenwicht heeft bereikt dan zijn de reactiesnelheden constant.
  
  
• Nynke: Eigenlijk dezelfde stelling als Niels. Als het volume constant is, dan zijn de concentraties direct te vergelijken met de hoeveelheden.
  
  
• Jetse: Gesplitst naar beide kanten van de reactie, maar ook hier worden beide kanten gelijk gesteld.

Leerdoelen

• Ik kan uitleggen wat een omkeerbare reactie is.
  
• Ik kan uitleggen waar een evenwichtsreactie aan moet voldoen.
  
• Ik kan het verschil uitleggen tussen een statisch en een dynamisch evenwicht.
  
• Ik kan rekenen aan concentratie in een evenwichtsreactie.
  
• Ik kan een grafiek tekenen van de snelheden in een evenwicht.
  
• Ik kan de grafiek tekenen van een evenwichtsreactie waarbij de concentraties tegen de tijd worden uitgezet.
  

Voor deze les

• Opgave t/m opdracht 15 gemaakt en nagekeken.
• Lees 6.3 gelezen.

Antwoorden

15a Bij alledrie de proeven wordt dezelfde hoeveelheid kalk overgoten met een overmaat zoutzuur. Er zal dus altijd dezelfde hoeveelheid product ontstaan.

15b  Loes: brokjes reageren langzamer dan poeder, dus curve 3

Ruud:  poeder, maar wel lagere temperatuur: gaat de reactie langzamer, dus curve 2

Frans: poeder en hogere temperatuur dus 1

18: A:

Evenwichtsreacties

• Veel reacties zijn omkeerbaar. De verbranding van glucose is bijvoorbeeld het omgekeerde van de fotosynthese-reactie.
• Bij veel reacties vinden deze reacties tegelijkertijd plaats.
• We spreken dan van evenwichtsreacties.
• Als de snelheid van de reacties zodanig is dat de hoeveelheden van de stof niet meer veranderen spreken we van chemisch evenwicht.

Aflopende reacties

A + B -> C + D

• Reactie in 1 richting.
• Enkele reactiepijl.
• Niet omkeerbare reactie, bijv. verbranding van een kaars.

Evenwichtsreacties

A + B           C + D

• Heen- en teruggaande reactie tegelijkertijd (dynamisch).
• Dubbele reactiepijl.


• Reactie is omkeerbaar.

Koolstofdioxide kringloop

1.  Verbranding hout -> ontstaan CO₂     
   
2.  De CO₂ wordt uit de lucht opgenomen door bomen en planten
3. Het hout wordt weer gekapt/verbrand
4. De CO₂ die in het hout zat opgeslagen wordt weer                                                                      vrijgegeven aan de lucht

Micro- en macroniveau

• Bij een chemisch evenwicht kun je op macroniveau niet meer zien dat er reacties plaatvinden (bijvoorbeeld de kleur blijft hetzelfde).
• Op microniveau vinden de reacties wel degelijk plaats.
• Je kunt dit goed uitleggen met het botsende deeltjesmodel. 

Temperatuur

Temperatuur

Deze video is niet meer beschikbaar

Welke video was dit?

Een reactor met een evenwichtsreactie waarbij het evenwicht is bereikt zal niet meer van kleur veranderen.  Bij kamertemperatuur is dat voor het evenwicht tussen NO₂ en N₂O₄ een lichtbruine kleur. 

NO₂ is kleurloos en N₂O₄ is bruin.

Als de temperatuur stijgt, zal het evenwicht verschuiven naar de productkant van de endotherme reactie. Als de temperatuur daalt, zal het evenwicht verschuiven naar productkant van de exotherme reactie.

Kijk eerst het filmpje voor je naar de volgende pagina gaat.

Welke reactie is endotherm?

1. 2 NO​2​​ (g)⟶N​2​​O​4​​ (g)
2. N​2​​O​4​​ (g)⟶2 NO​2​​ (g)

Naar welke kant verschuift het evenwicht als het mengsel van de onderstaande reactie wordt afgekoeld?

2 NO​2​​ (g)⇆N​2​​O​4​​ (g)

1. links
2. rechts

Hetero- of homogeen

• Als de stoffen in een reactiemengsel allemaal in dezelfde fase zijn, spreken we van een homogeen reactiemengsel.
• Als de stoffen in verschillende fasen zijn spreken we van een heterogeen reactiemengsel.

Sleep de punten voor de reactie naar het juiste vak.

2 NO​2​​(g)⇆N​2​​O​4​​(g)

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

Mg(OH)​2​​(s)⇆Mg​2+​​(aq)+2 OH​−​​(aq)

Heterogeen

reactiemengsel

Homogeen

reactiemengsel

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

2 NO​2​​(g)⇆N​2​​O​4​​(g)

Mg(OH)​2​​(s)⇆Mg​2+​​(aq)+2 OH​−​​(aq)

Heterogeen

Homogeen

Sleep de punten voor de reactie naar het juiste vak.

2 NO​2​​(g)⇆N​2​​O​4​​(g)

PbI​2​​(s)⇆Pb​2+​​(aq)+2 I​−​​(aq)

2 NH​3​​(g)⇆N​2​​(g)+3 H​2​​(g)

Heterogeen

reactiemengsel

Homogeen

reactiemengsel

Evenwicht of toch niet?

• Dit is een evenwichtsreactie.
• Maar wat nu als we geen chemisch evenwicht willen?
• Dan zorgen we dat de reactie aflopend wordt.

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

Hoe maak je deze reactie aflopend?

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

Antwoord

De evenwichtsvoorwaarde voor deze reactie is K = [CO₂].

Het aflopen van de reactie is dus afhankelijk van de concentratie van koolstofdioxide. Zorg dat de koolstofdioxide kan ontsnappen en de reactie wordt aflopend.

In de praktijk: een schoorsteen op de kalkoven.

CaCO​3​​(s)⇆CaO(s)+CO​2​​(g)

Hoe maak je de volgende evenwichtsreactie aflopend?

Ag(NH​3​​)​2​+​​ (aq)⇆Ag​+​​ (aq)+2 NH​3​​ (aq)

1. zilvernitraat toevoegen
2. natriumchloride toevoegen

Antwoord

Als je zilvernitraat toevoegt zal [Ag⁺] groter worden. Het evenwicht zal dan naar links verschuiven, maar alleen maar om het evenwicht te herstellen.

Als je natriumchloride toevoegt, zullen de chloride-ionen een neerslag vormen met de zilverionen. Deze ionen zijn dan niet meer beschikbaar voor het gegeven evenwicht. De reactie loopt dan af naar rechts.

Ag(NH​3​​)​2​+​​ (aq)⇆Ag​+​​ (aq)+2 NH​3​​ (aq)

Is de reactie van het filmpje heterogeen of homogeen?

1. heterogeen
2. homogeen

Leg uit waarom bij het evenwicht de reactiesnelheden niet gelijk zijn.

Instellen van evenwicht

• S1 geeft snelheid van de

heengaande reactie weer.

• S2 geeft snelheid van de 

teruggaande reactie weer.

• Op t2 is het evenwicht 

ingesteld. Dit noemen we de

insteltijd (tev).

Evenwicht verstoren

Er is evenwicht als de snelheid van de heengaande reactie gelijk is aan de snelheid van de teruggaande reactie (s₁ = s₂)

Factoren die invloed hebben op de reactiesnelheid kunnen daarom invloed hebben op de ligging van een evenwicht

Antwoord

In de reactie is de coëfficiënt voor NO₂ een twee en voor N₂O₄ een één.

De verhouding tussen de stoffen is dus 2 : 1. Als de concentraties van beide stoffen gelijk blijven tijdens evenwicht moet de reactie naar rechts 2x zo snel verlopen als de reactie naar links.

2 NO​2​​(g)⇆N​2​​O​4​​(g)

Rekenen aan het BOE-schema

BOE-schema:

2 CO + O₂ <-> 2 CO₂

BOE-schema (zo bereken je concentraties bij evenwichten:

BOE-schema:

Maak nu 

opdracht

22

Leerdoelen

1. Je kunt uitleggen wat wordt verstaan onder een evenwichtsreactie.
2. Je kunt op microniveau uitleggen wat wordt verstaan onder een dynamisch evenwicht.
3. Je kunt aan de hand van een gegeven reactievergelijking van een chemisch evenwicht verklaren of het een homogeen of heterogeen systeem betreft.
4. Je kunt aan de hand van een evenwichtsreactie uitleggen hoe de reactie aflopend kan worden gemaakt. 
5. Je kunt uitleggen wat de veranderingen in de temperatuur voor gevolgen hebben voor een evenwicht.

Voor de volgende les

• MAAK: Opgave 17 t/m 23
• LEES: 8.4

Dynamisch evenwicht of niet?

?

Echt wel!

Nope!

Suiker op de bodem van een glas water.

Stukje ijzer in een glas water.

NO₂ dat ontstaat uit salpeterzuur en koper.

Jood opgelost in een tweelagensysteem van water en hexaan.

Zand op de bodem van een glas zeewater.

Een suspensie van lood(II)jodide in water.

Antwoord

De ammoniak moet worden weggehaald om de reactie aflopend te maken. Manieren om dit te doen zijn: 

• een water spray waarin het ammoniak oplost;
• mengen waterstofchloride om zo salmiak te maken.

Differentiatie

Voor extra oefening: 

herhaling botsende deeltjes model

Voor extra uitdaging:

reacties aflopend maken

Botsende deeltjesmodel

Om een beeld te hebben bij het verloop van een reactie gebruiken we het botsende deeltjesmodel. Hierbij kijken we naar een reactie die in de gasfase plaatsvindt. De deeltjes bewegen en botsen tegen elkaar. Maar om een reactie plaats te laten vinden is een botsing op de juiste manier en met een minimale snelheid nodig.

Beschrijf het rollen van ballen op een pouletafel verbonden aan het botsende deeltjesmodel.

Antwoord

Als ballen rollen over een pouletafel raken ze elkaar constant. Als een bal in een pocket (dat zijn de gaten aan de randen) dan is er een reactie. Het botsen van de ballen zijn de botsingen, het vallen van een bal in een pocket is een effectieve botsing.

Hoe kun je met de poultafel uitleggen dat de reactie sneller gaat als de temperatuur stijgt?

Antwoord

Als de temperatuur stijgt dan gaan de ballen sneller rollen. De ballen zullen meer botsingen hebben en vaker in een pocket vallen. De reactiesnelheid is dus hoger.

Leg uit hoe je onderstaande reactie aflopend maakt.

H​2​​ (g)+O​2​​ (g)⇆H​2​​O (g)

Antwoord

In dit geval al afkoelen van het mengsel zodat het water condenseert zorgen dat de reactie afloopt naar rechts.