Verstoring van een evenwicht

Inleiding

De proef gaat over het herstellen van een evenwicht. Er moeten bij een oplossing verschillende stoffen worden toegevoegd en dan kijken welke kleur de oplossing krijgt.

Theorie

Het is een oplossing van het zout kaliumthiocyanaat (KSCN).
KSCN (s) K+ (aq) + SCN-(aq)
Als je die oplossing bij een oplossing van ijzer(|||)chloride voegt dan vormen de ijzer (|||)-ionen samen met de thiocyanaationen complexe ionen, FeSCN2+(aq).
De reactievergelijking hiervan is:
Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq)
Het complexe ion FeSCN2+ heeft een rode kleur, het ijzer(|||)-ion een lichtgele kleur. Dat betekent, hoe roder de kleur, hoe groter de concentratie FeSCN2+.

Uitvoering

We namen een klein bekerglas en daarin mengden we 20 ml 0,01M kaliumcyanaatoplossing met 20 ml 0,01M ijzer(|||)chloride-oplossing.
Daarna deden we in 5 reageerbuizen 5 ml van deze oplossing. Bij 4 van die buizen zouden we het evenwicht verstoren, de vijfde is om te vergelijken.
We voegden aan buis 1 1 ml geconcentreerde kaliumthiocyanaat toe. Daarna voegden we aan buis 2 1 ml geconcentreerde ijzer(|||)chloride toe. De inhoud van buis 5 verwarmden we tot 80º. Dit deden we door een groot bekerglas te vullen met water en die op het vuur te zetten. Buis 3 zetten we daarin en we deden er een thermometer bij. Bij 80 graden deden we het vuur uit.
Daarna maakten we een verdunde joodoplossing en we zorgden ervoor dat de kleur overeen kwam met de kleur van het ijzer-thiocyanaat-mengsel. Daarvan deden we 5 ml in een reageerbuis. Daarna voegden we bij deze oplossing en bij de oplossing in buis 4 5 ml water toe en we vergeleken de kleuren.

Waarnemingen en resultaten

De inhoud van buis 1 werd iets donkerder rood.
De inhoud van buis 2 werd donkerrood.
De inhoud van buis 3 wordt lichter van kleur, oranje.
De inhoud van buis 4 wordt ook lichter van kleur, oranje, maar de joodoplossing wordt na het toevoegen van 5 ml water veel lichter van kleur.

Vragen uit het boek

1. Geef de reactievergelijking voor het evenwicht van ijzer(|||)ionen met thiocyanaationen.
2. Leg aan de hand van je waarnemingen uit welke reactie (naar links of naar rechts) bij onderdeel a in het voordeel was.
3. Dezelfde als bij 2 voor de onderdelen b,c en d van deze proef.

1. Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq)

2. De reactie naar rechts was in het voordeel, want de oplossing werd roder van kleur.

3. b, de reactie naar rechts was in het voordeel want de oplossing werd roder van kleur.
c, de reactie naar links was in het voordeel want de oplossing werd lichter van kleur.
d, de reactie naar links was in het voordeel, want de oplossing werd lichter van kleur.

Conclusie

Bij het toevoegen van één van de stoffen die aan de linkerkant van de evenwichtsreactie staan, was de reactie naar rechts juist in het voordeel. Dit is ook logisch, als je bedenkt dat er een evenwichtsconstante is. Als je meer Fe3+ toevoegt, wordt de noemer in de evenwichtsvoorwaarde groter. Dat betekent dat dan de concentratiebreuk kleiner wordt en niet meer gelijk is aan K. Om weer een evenwichtssituatie te bereiken moet er meer FeSCN2+ worden gevormd. Die reactie is dan tijdelijk in het voordeel. Dit is ook het geval als je SCN- toevoegt.
Bij het verwarmen van de oplossing was de reactie naar links in het voordeel. Dit komt doordat de waarde van K afneemt bij het verhogen van de temperatuur. Om een kleinere concentratiebreuk te krijgen, moet de noemer groter worden, dus moest er meer Fe3+ gevormd worden en was de reactie naar links in het voordeel.
Bij het verdunnen van de oplossing, wordt er 5 ml water toegevoegd bij 5 ml oplossing. Dat betekent dat de concentratie van de stoffen 2 keer zo klein wordt. De concentratiebreuk zou dan 2 keer zo groot worden. Dan is er geen evenwicht. Om het evenwicht te herstellen moet de waarde van de breuk afnemen, dan moet de teller kleiner worden en de noemer groter. Dat betekent dan weer dat de reactie naar links (de noemer) tijdelijk in het voordeel is.