Hoe bepaal je de ligging van een chemisch evenwicht?

De ligging van een chemisch evenwicht wordt bepaald door de evenwichtsconstante, K. Deze constante geeft de verhouding weer tussen de concentraties van de reactieproducten en de beginstoffen op het moment dat het evenwicht is ingesteld.

Om de ligging van een evenwicht te bepalen, volg je deze stappen:

1. Stel de evenwichtsbreuk op: Voor een algemene reactie $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ is de evenwichtsbreuk: $K = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$ Hierbij staan de concentraties van de reactieproducten (rechts van de pijl) in de teller en die van de beginstoffen (links van de pijl) in de noemer. De coëfficiënten (a, b, c, d) uit de reactievergelijking worden de exponenten. Let op: vaste stoffen (s) en zuivere vloeistoffen (l) worden niet meegenomen in de evenwichtsbreuk, omdat hun concentratie als constant wordt beschouwd.

   Voorbeeld: Voor de reactie $N_2 (g) + 3H_2 (g) \rightleftharpoons 2NH_3 (g)$ is de evenwichtsbreuk: $K = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \cdot [H_2]^3}$

2. Interpreteer de waarde van K: De waarde van K is afhankelijk van de temperatuur en kan vaak worden gevonden in tabellen (zoals Binas) of is gegeven in de opgave. De grootte van K vertelt je waar het evenwicht ligt:

   • Als K een grote waarde heeft (K >> 1): Dit betekent dat de concentraties van de reactieproducten bij evenwicht veel hoger zijn dan die van de beginstoffen. Het evenwicht ligt dan sterk aan de kant van de producten (rechts van de pijl). Het dubbele 'groter dan'-teken (>>) benadrukt dat het evenwicht heel ver naar rechts ligt en er nauwelijks nog beginstoffen aanwezig zijn.
   • Als K een kleine waarde heeft (K << 1): Dit betekent dat de concentraties van de beginstoffen bij evenwicht veel hoger zijn dan die van de reactieproducten. Het evenwicht ligt dan sterk aan de kant van de beginstoffen (links van de pijl). Het dubbele 'kleiner dan'-teken (<<) benadrukt dat het evenwicht heel ver naar links ligt en er nauwelijks producten zijn gevormd.
   • Als K ongeveer 1 is: Dan zijn de concentraties van de beginstoffen en reactieproducten bij evenwicht vergelijkbaar. Het evenwicht ligt dan ongeveer in het midden.

   Voorbeeld van een oplossevenwicht: Voor $CaF_2 (s) \rightleftharpoons Ca^{2+} (aq) + 2F^- (aq)$ ligt het evenwicht voornamelijk aan de linkerkant, dus bij de vaste stof $CaF_2$. Dit komt omdat calciumfluoride een slecht of matig oplosbaar zout is, wat betekent dat de K-waarde (in dit geval het oplosbaarheidsproduct, $K_{sp}$) erg klein is ($K_{sp} \ll 1$). Er lossen wel wat ionen op, maar het grootste deel blijft als vaste stof bestaan.