2. Kjemisk likevekt Vi har kjemisk likevekt når reaksjonen mot høgre og venstre går like fort i en reversibel reaksjon.

Transkript

1 Repetisjon (.09.0) apittel 5 jemisk likevekt. Reversible reaksjoner En reaksjon som kan gå begge veier: H (g) + I (g) HI (g). jemisk likevekt i har kjemisk likevekt når reaksjonen mot høgre og venstre går like fort i en reversibel reaksjon. onsentrasjonene vil ikke endre seg når likevekten er innstilt, men det er den dynamisk likevekt (reaksjonene stopper ikke). Likevekts konstant/massevirkningsloven Massevirkningsloven: Sammenhengen mellom konsentrasjonene ved likevekt i har en likevekten: CH 4 (g) + O (g) CO (g)+ H O(g) [ CO][ HO] [ CH ][ O ] 4 Opphøy med koeffisient Likevektskonstanten er alltid konsentrasjonene av produkter delt på konsentrasjonene av reaktanter. onsentrasjonene av de ulike forbindelsene blir opphøyet i sin koeffisient (tallet som står framom forbindelsen i reaksjonsligningen) Likevektskonstanten er spesifikk for en reaksjon (og hvordan reaksjonen er skrevet) og den er temperatur avhengig. Manipulering av likevektskonstanter (og likevekter). Snur en reaksjonsligning : A Z : Z A i tar inverse av likevektskonstanten og. Ganger en reaksjonslikning med en koeffisient : A Z : A Z i opphøyer i den samme koeffisienten. Legg sammen reaksjonslikninger : A Z : A D +: A Z+D

2 i ganger likevektskonstantene med hverandre [ D] [ Z][ D] + A A A Likevektsuttrykk som inneholder trykk artiell trykket til gasser er proporsjonal med konsentrasjonen. i n i RT i kan for likevekter som bare inneholder gasser (og faste stoff) kan vi bruke likevektsuttrykket med partiell trykk H (g) + I (g) HI(g) p ( ) HI ( I )( H ) Sammenhengen mellom p og c n RT g der n g Σkoeff(produkt) Σkoeff(reaktanter) p c ( ) Utledning av formelen for vårt eksempel p nhi RT HI ( ) [ HI ] ( RT) ( ) ( ) c ( I )( ) ni n H H I H RT RT RT RT Heterogene likevekter Likevekter der molekylene er i ulike faser Eksempel : CaO(s) CaO(s) + CO (g) c [CO ] ( RT ) i tar ikke med faste stoff i likevektsuttrykket siden konsentrasjonen av faste stoff er konstant når temperaturen er konstant. Eksempel : CH COOH(aq) + H O (l) CH COO - (aq) + H O + 0 CH COO + [ CH COOH ] H O Rene væsker inngår ikke i likevektuttrykket (siden konsentrasjonen av de er konstant så lenge temperaturen er konstant).

3 Repetisjon (4.09.0) apittel 5 jemisk likevekt (i) Hvilke opplysninger gir likevektskonstanten oss? Om det ved likevekt er mest produkt eller reaktanter tilstede. - kvalitativt () I (g) + H (g) HI(g) [ HI ] [ I ] [ H ] 49,5 er relativt stor. Dette betyr at ved likevekt må der være mye av HI relativt til I og H. Likevekten er forskyvd mot produkt. () N (g) + O (g) NO(g) [ NO] [ N ] [ O ] 4,80 0 er liten. Dette betyr at ved likevekt må der være mye av N og O relativt til NO. Likevekten er forskyvd mot reaktanter. angir altså hvor mye produkt og reaktanter en har ved likevekt (ii) Er systemet i likevekt? Dersom ikke, hvilke retning må reaksjonen gå for at likevekten skal bli innstilt? H (g) + I (g) HI(g) Sammenligner Q (reaksjons kvotient) og. Q har det samme utrykket som, men konsentrasjonene trenger ikke være likevekts konsentrasjoner. c [ HI] [ I ][ H ] Q Q i har likevekt [ HI ] [ I ][ H ] Q > i har for mye produkt relativt til reaktant og reaksjonen vil gå mot venstre for å minke kons. av produktene Q < i har for mye av reaktantene og reaksjonen vil gå mot høgre for å minke konsentrasjonen av reaktantene (iii) Finne konsentrasjonene ved likevekt i har likevekten : HF(g) H (g) + F (g). i har en 0,00 M HF i en beholder. c,0*0 -. Finn likevekts konsentrasjonene.

4 i må finne konsentrasjonene som oppfyller massevirkningsloven Setter opp likevektsskjema for å finne uttykk for konsentrasjonene ved likevekt. Endringen av de ulike forbindelsene finner vi fra støkiometrien i reaksjonsligningen. HF(g) H (g) + F (g) Start 0,00 M 0 M 0 M Endring -X M X X M Likevekt 0,00-X M X X M Setter så disse konsentrasjonene ved likevekt inn i uttrykket for likevektskonstanten for å finne x (og dermed likevekts konsentrasjonene) [ HF ] H F X X, 0 0 (0,00 X ) Er liten kan en anta at X mye mindre enn startkonsentrasjonene (og dermed stryke X i uttrykk der en har (tall ± X). Antagelsen er O dersom startkonsentrasjonene er mye større enn 400. c I dette eksempelet vil det si at 0,00>>400*, prosent regelen: X skal ikke være større enn 5 % av startkonsentrasjonen for at denne antagelsen skal være O x start 00 < 5%

5 Repetisjon (5.09.0) apittel 5 jemisk likevekt 4. Le Chatelier s prinsipp Når et system i likevekt blir påført en ytre påvirkning, vil reaksjonen gå i den retningen som delvis opphever påvirkningen Med ytre påvirkning mener vi f. Eks.: endring av konsentrasjon, trykk, temperatur Endrer konsentrasjonen Reaksjonen vil gå i den retningen som delvis bruker opp reaktant/produkt tilsatt eller danner reaktant/produkt fjernet SO (g) + O (g) SO (g) i tilsetter SO : Reaksjonen vil gå mot høgre for å fjerne noe av det SO vi har tilsett Endrer trykket o ed å fjerne eller tilføre produkt og/eller reaktant o ed å endre volumet Dersom en minker volumet vil trykket øke, systemet vil prøve å motvirke dette. Reaksjonen vil då gå i den retningen som gjør at en får færre gass molekyl (trykket vil då minke) tot ntotrt SO (g) + O (g) SO (g) Dersom vi minker volumet (øker trykket) vil reaksjonen gå mot høgre. i har gass molekyl på høgre side mens vi har på venstre. Eksempel Følgende system er i likevekt Fe + (aq) + SCN - (aq) Fe(SCN) + (aq) () i tilsetter OH - (eller NaOH). I hvilke retning vil reaksjonen gå for at systemet skal komme tilbake til likevekt? OH - reagerer med Fe + og danner et tungtløslig salt (Fe(OH) ) Reaksjon: OH - + Fe + Fe(OH) () onsentrasjonen av Fe + i systemet vil minke og reaksjon vil gå mot venstre for å danne mer Fe +. o ed tilføre inert gass (deltar ikke i reaksjonen)

6 Dersom en tilsetter en inert gass (en gass som ikke deltar i reaksjonen) vil dette ikke innvirke på partiell trykkene. Dersom en da ser på Q ser en at Q ikke vil endre seg ved tilsetting av en inert gass og Q (systemet er i likevekt). SO (g) + O (g) SO (g) ( SO ) ( O )( SO ) ( ) ( O )( SO ) SO, Q, n RT SO SO Endring av temperatur i har to hovedtyper reaksjoner med hensyn på temperatur: Endoterm: En reaksjon som forbruker energi (varme) A + B + varme C + D Dersom en øker temperaturen i for dette systemet vil reaksjonen prøve å motvirke temperaturøkningen. Dette kan skje ved at reaksjonen går i den retningen som forbruker varme mot høgre Eksoterm: En reaksjon som avgir energi (varme) F + G H + I + varme Dersom en øker temperaturen i for dette systemet vil reaksjonen prøve å motvirke temperaturøkningen. Dette kan skje ved at reaksjonen går i den retningen som forbruker varme mot venstre Tilfører en katalysator En katalysator er et stoff som øker reaksjonshastigheten. Men den vil øke hastigheten like mye i begge retninger og vil derfor ikke endre likevekten (den bare gjør at vi kommer til likevekt mye raskere).