Chemisch evenwicht in chemische reacties

Chemisch evenwicht is de toestand die zich voordoet wanneer de concentratie van reactanten en producten die deelnemen aan een chemische reactie in de loop van de tijd geen netto verandering vertonen. Chemisch evenwicht kan ook een "steady-state-reactie" worden genoemd. Dit betekent niet dat de chemische reactie noodzakelijkerwijs is gestopt, maar dat het verbruik en de vorming van stoffen een evenwichtige toestand hebben bereikt. De hoeveelheden reactanten en producten hebben een constante verhouding bereikt, maar ze zijn bijna nooit gelijk. Er kan veel meer product of veel meer reactant zijn.

Dynamisch evenwicht

Dynamisch evenwicht treedt op wanneer de chemische reactie doorgaat, maar een aantal producten en reactanten blijven constant. Dit is een type chemisch evenwicht.

De evenwichtsuitdrukking schrijven

De evenwichtsuitdrukking voor een chemische reactie kan worden uitgedrukt in termen van de concentratie van de producten en reactanten. Alleen chemische soorten in de waterige en gasvormige fasen zijn opgenomen in de evenwichtsuitdrukking omdat de concentraties van vloeistoffen en vaste stoffen niet veranderen. Voor de chemische reactie:

jA + kB → lC + mD

De evenwichtsuitdrukking is

K = ([C]^l[D]^m) / ([EEN]^j[B]^k)

K is de evenwichtsconstante
[A], [B], [C], [D] enz. Zijn de molaire concentraties van A, B, C, D enz..
j, k, l, m, etc. zijn coëfficiënten in een evenwichtige chemische vergelijking

Factoren die van invloed zijn op het chemisch evenwicht

Overweeg eerst een factor die het evenwicht niet beïnvloedt: pure stoffen. Als een zuivere vloeistof of vaste stof bij evenwicht betrokken is, wordt deze geacht een evenwichtsconstante van 1 te hebben en is deze uitgesloten van de evenwichtsconstante. Behalve in sterk geconcentreerde oplossingen wordt bijvoorbeeld beschouwd dat zuiver water een activiteit van 1 heeft. Een ander voorbeeld is vaste koolstof, die kan worden gevormd door de reactie van twee carbommonoxidemoleculen om kooldioxide en koolstof te vormen.

Factoren die wel van invloed zijn op het evenwicht zijn onder meer:

• Het toevoegen van reactant of product of een concentratieverandering beïnvloedt het evenwicht. Het toevoegen van reactant kan het evenwicht naar rechts drijven in een chemische vergelijking, waar meer product wordt gevormd. Het toevoegen van product kan het evenwicht naar links sturen, naarmate er meer reactant ontstaat.
• Het veranderen van de temperatuur verandert het evenwicht. Toenemende temperatuur verschuift altijd chemisch evenwicht in de richting van de endotherme reactie. Een verlaging van de temperatuur verschuift altijd het evenwicht in de richting van de exotherme reactie.
• Het veranderen van de druk beïnvloedt het evenwicht. Het verlagen van het volume van een gassysteem verhoogt bijvoorbeeld de druk, waardoor de concentratie van zowel reactanten als producten toeneemt. De netto reactie zal ervoor zorgen dat de concentratie van gasmoleculen wordt verlaagd.

Het principe van Le Chatelier kan worden gebruikt om de verschuiving in evenwicht te voorspellen die het gevolg is van een belasting op het systeem. Het principe van Le Chatelier stelt dat een verandering in een evenwichtssysteem een ​​voorspelbare evenwichtsverandering zal veroorzaken om de verandering tegen te gaan. Het toevoegen van warmte aan een systeem bevordert bijvoorbeeld de richting van de endotherme reactie, omdat dit de hoeveelheid warmte zal verminderen.