Evenwichten

Inleiding

Evenwichten
De meeste chemische reacties die plaatsvinden zijn omkeerbaar, als de omstandigheden gunstig zijn kan de omkeerbare reactie in een evenwichtstoestand komen. Een evenwicht is als de snelheid van de twee tegengestelde stoffen even groot is. Door de gelijke snelheden van de reacties veranderen de concentraties niet, er verdwijnt namelijk net zo veel als dat er ontstaat.
Het evenwicht kan ook verstoord worden. Als dat gebeurd zijn de snelheden van de reacties tijdelijk niet gelijk, na een tijdje zal er zich een nieuw evenwicht instellen. Het evenwicht ligt dan niet meer op de dezelfde plek. Het venwicht kan verstoord worden door twee invloeden, namelijk door een temperatuurverandering en door het veranderen van de concentratie van een reagerende stof.
De ligging van het evenwicht kan ook verschoven worden, bij iedere verandering horen bepaalde regels. De manieren om de ligging te verschuiven zijn:

1. De stoffen die met elkaar in evenwicht zijn kan je van volume laten veranderen door samenpersen of verdunnen. Doordat beide stoffen evenveel worden verkleind of vergroot zal de concentratiebreuk uiteindelijk weer gelijk worden aan K.
2. De temperatuur kan worden verlaagd of verhoogd, als je de temperatuur verhoogt zal het evenwicht zich naar de endotherme kant verschuiven. Bij een temperatuurverlaging verschuift het evenwicht de tegengestelde richting op, namelijk naar de exotherme kant.
3. De concentraties kunnen natuurlijk ook veranderd worden, als men de concentratie van de uitgangstof verhoogt zal het evenwicht naar rechts verschuiven. Verhoogt men de concentratie van het reactieproduct dan verschuift het evenwicht naar links.

Buffers
Een buffer is een mengsel van een zwakzuur en zijn geconjugeerde base. Deze twee stoffen samen noemen ze een bufferpaar. Als men een bufferoplossing bij een reactie toevoegt zorgt het ervoor dat de pH-waarde geen grote schommelingen laat zien. Daarom worden buffers veel in de chemische industrie gebruikt.

Kaliumthiocyanaat
Als oplossingen van ijzer(III)chloride en kaliumthiocyanaat worden samengevoegd ontstaat er een evenwicht. Dit evenwicht is als volgt;
Fe3+ (aq) + SCN- (aq) FeSCN2+ (aq)
Het gevormde ijzerthiocyanaat is een complex ion, de kleur van dit ion is rood. We zullen in deze proef dan ook gebruik maken van deze kleur. Dit doen we door te kijken naar de intensiteit van de kleur in de oplossing.

Complexe ionen
Een complexe verbinding is een chemische verbinding van twee of meerdere enkelvoudige bindingen. Als de atomen zich gebonden hebben ontstaat een stabiele groep. De eigenschappen van het gevormde complex zijn meestal een heel stuk anders dan de eigenschappen van de atomen die zich in de complexe verbinding bevinden. Voor een complex ion geld hetzelfde, maar dan ontstaan er bindingen tussen enkelvoudige ionen. Een andere benaming voor een complex ion is een dubbelzout.

Materiaal
· Plastic pipetten met oplossingen van de volgende stoffen

§ 0,010 M ijzer(III)chloride
§ 0,010 M kaliumthiocyanaat
§ Verzadigde oplossing ijzer(III)chloride
§ Verzadigde oplossing kaliumthiocyanaat
§ 0,05 M zilvernitraat
§ aquadest
· Bekerglas met heet water (70 oC)
· Plastic insteekhoesje

Methode
De practicumhandleiding met daarop de vakjes werd in een plastic hoesje gestoken. In de zes vakjes, behalve vakje 6, werd overal een druppel 0,010 M ijzer (III) chloride en een druppel 0,010 M kaliumthiocyanaat gedaan. Na overal de druppels te hebben toegevoegd werden de twee pipetten met 0,010 M ijzer (III) chloride en 0,010 M kaliumthiocyanaat in het bekerglas met warm water gezet. Vakje 1 was de blanco proef waarmee we de resultaten konden vergelijken. In de andere vakjes werden verschillende oplossingen aan toegevoegd.
Vakje 2 Verzadigde ijzer (III) chloride oplossing

Vakje 3 Verzadigde kaliumthiocyanaat oplossing
Vakje 4 Aquadest
Vakje 5 0,05 M zilvernitraat oplossing
Na overal de oplossingen te hebben toegevoegd werden de twee pippetten uit het bekerglas gepakt. Er werd in vakje 6 van beide pippetten een druppel gedaan. Ook hier is nu iets toegevoegd, namelijk warmte.

Resultaten
1. Het ingestelde evenwicht had een donker oranje kleur.
2. Na toevoeging van het verzadigde ijzer (III) chloride werd de vloeistof lichter.
3. Door het toevoegen van een verzadigde kaliumthiocyanaat werd de vloeistof een stuk donkerder van kleur.
4. De kleur bleef hetzelfde, alleen de intensiteit werd iets minder.
5. Er trad een neerslag reactie op, de neerslag was wit van kleur.
6. Het mengsel werd kleurloos.

Verklaring van de resultaten
1. Er stelde zich een evenwicht in tussen de Fe3+ en SCN- ionen. Er ontstaat dan het complexe ion ijzerthiocyanaat. De formule daarvan is
Fe3+ (aq) + SCN- (aq) FeSCN2+ (aq)

De donker oranje kleur komt van ijzerthiocyanaat ion.
2. Door het verhogen van de Fe3+ concentratie werd de kleur een stuk lichter.
3. De kleur werd donkerder, omdat de concentratie van SCN- toenam en hierdoor ook de concentratie van het ijzerthiocyanaat.
4. Doordat het aquadest werd toegevoegd werden de ijzerthiocyanaat ionen verdeeld over de vloeistof en nam de kleurintensiteit af.
5. De toevoeging van het zilvernitraat zorgde voor een neerslag reactie. De reactie die plaats vond was;
Ag+ (aq) + Cl-(aq) à AgCl (s)
6. Doordat na de toevoeging van warmte de rode kleur helemaal verdween kan je met zekerheid zeggen dat de het evenwicht helemaal links lag. In regel 2, die hierboven staat, staat dat bij een temperatuurverhoging het evenwicht naar de endotherme kant loopt. Dus is de reactie endotherm.

Conclusie
De proef is gelukt en voor de meeste problemen zijn oplossingen gekomen.

Discussie
De proef was niet moeilijk om uit te voeren, de moeilijkheid zat hem in de verklaring van sommige reacties en het beantwoorden van sommige vragen. Een voorbeeld van die vragen was vraag 1, en dan het tweede gedeelte. Over de reactie in vakje 4. Naast het veranderen van de concentraties moest er nog een andere reden zijn. Een zuur-base reactie is niet aannemelijk, omdat die al voor de toevoeging van het aquadest had moeten plaatsvinden. De reactie is namelijk:
Cl- (aq) + H2O (l) à HCl (aq) + OH- (aq)

Een andere reden die in me opkwam was dat er een redoxreactie zou plaatsvinden, maar die treedt ook niet op vanwege het te lage elektrodepotentiaal. Die was namelijk precies –1 en dan verloopt de reactie niet. De reactie die ik hiervoor had opgesteld was als volgt:
2 Fe3+ (aq) + 2 H2O à 2 Fe2+ (aq) + H2O2 (aq) + 2 H+

Bronnen
· Boek Chemie overal NG/NT 1
· Boek Chemie overal NG/NT 2
· Gids Chemie overal NG/NT 1
· Gids Chemie overal NG/NT 2
· Practicum Handleiding
· Nieuwe kleine Winkler Prins in kleur
· http://www.rug.nl/scholieren/profielwerkstukken/betasteunpunt/index
· Binas Tabel 48 en 49