wat een chemisch evenwicht is
en welke factoren een chemisch evenwicht beïnvloeden
wat een evenwichtsvoorwaarde is
de principes achter
scheidingsmethoden (filtreren, extraheren, destilleren, bezinken) en
analysetechnieken (GC, MS)
kun je:
reactievergelijkingen opstellen
en kloppend maken
aan de hand van
reactieomstandigheden beredeneren hoe een chemisch evenwicht verschuift
chemisch rekenen
analysespectra van GC, MS
interpreteren
is het
handig om te weten:
wat fermentatie is
Wat ga je in deze ruimte leren?
je bent in staat om te beargumenteren welke
productie-omstandigheden leiden tot een goede opbrengst van het
eindproduct
je bent in staat om een juiste (combinatie van)
scheidingsmethodes te kiezen die nodig zijn in een bepaald productieproces
je bent in staat om te beslissen welke
zuiverheidsanalyses (GC en/of MS) kunnen worden ingezet om de
zuiverheid van het eindproduct te kunnen bepalen en bent je bewust van de
beperkingen van deze methoden
je kunt een productieproces op een juiste manier
weergeven in een blokschema
je kunt twee verschillende productiemethoden tegen elkaar afwegen in het kader van duurzaamheid
Ga bij jezelf na of je de voorkennis beheerst.
Schrijf eventuele onzekerheden/onduidelijkheden op in je labjournaal in de vorm van vragen.
Prof. Vitriool en Ir. Houtgeest testen je voorkennis
Professor Vitriool wil je inhoudelijke kennis testen en stelt je de volgende vragen.
1. Welk van de volgende reacties is een additiereactie?
CH3-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CH2Cl + HCl
CH2=CH-CH3 + Cl2 → CH2Cl-CHCl-CH3
Als je goed kijkt naar de beginstoffen en reactieproducten, zie je dat er een Cl-atoom van chloor wordt uitgewisseld met een H-atoom van propaan. Dit is substitutie.
Dit is inderdaad een additie-reactie: een dubbele binding verdwijnt en chloor wordt aan propeen gekoppeld: er ontstaat één reactieproduct.
De onderstaande vragen gaan over het volgende denkbeeldige chemisch evenwicht: A2(g) + 3 B2(s) ↔ 2 AB3(g), ΔE>0
2. Als de temperatuur bij een chemisch evenwicht wordt verlaagd...
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de exotherme kant, in dit geval naar links.
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de endotherme kant, in dit geval naar links.
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de exotherme kant, in dit geval naar rechts.
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de endotherme kant, in dit geval naar rechts.
Inderdaad. Als de temperatuur verlaagd wordt, is er minder omgevingsenergie beschikbaar en zal de reactie die energie nodig heeft, de endotherme reactie, minder goed verlopen.
Dit klopt niet. Bedenk dat endotherm betekent dat de reactie energie nodig heeft om te verlopen (ΔE>0) en dat exotherm betekent dat er energie vrij komt bij de reactie (ΔE<0).
Dit klopt niet. Bedenk dat exotherm betekent dat er energie vrij komt bij de reactie (ΔE<0) en dat endotherm betekent dat de reactie energie nodig heeft om te verlopen (ΔE>0).
Dit klopt niet. Bedenk dat endotherm betekent dat de reactie energie
nodig heeft om te verlopen (ΔE>0) en dat exotherm betekent dat er
energie vrij komt bij de reactie (ΔE<0).
3. Als de druk bij het chemisch evenwicht A2(g) + 3 B2(s) ↔ 2 AB3(g) (ΔE>0) wordt verhoogd...
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de kant met de minste deeltjes, in dit geval naar rechts.
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de kant met de meeste deeltjes, in dit geval naar rechts.
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de kant met de minste deeltjes, in dit geval naar links.
... verschuift de ligging van het evenwicht naar de kant met de meeste deeltjes, in dit geval naar links.
Klopt niet. Kijk goed naar de reactievergelijking. Bij het bepalen van de kant met de minste deeltjes gaat het alleen om deeltjes die zich volledig over de ruimte kunnen verdelen. Vaste stoffen doen dus niet mee.
Klopt niet. Verhoging van de druk staat gelijk aan verkleining van het
volume. Dezelfde hoeveelheid deeltjes krijgt minder ruimte. Een chemisch evenwicht probeert zich te herstellen. Hoe kan ervoor gezorgd worden dat de aanwezige deeltjes weer meer ruimte krijgen? Moet dan de reactie die meer of minder deeltjes produceert tijdelijk de overhand nemen?
Klopt. Verhoging van de druk staat gelijk aan verkleining van het
volume. Dezelfde hoeveelheid deeltjes krijgt minder ruimte. Dit kan
gecompenseerd worden, door de snelheid van de reactie waarbij het kleinste aantal ruimtevullende deeltjes ontstaat tijdelijk te vergroten (vaste stoffen tellen hierbij niet mee, zij verdelen zich niet volledig over de ruimte!)
Klopt niet. Verhoging van de druk staat gelijk aan verkleining van het
volume. Dezelfde hoeveelheid deeltjes krijgt minder ruimte. Een
chemisch evenwicht probeert zich te herstellen. Hoe kan ervoor gezorgd
worden dat de aanwezige deeltjes weer meer ruimte krijgen? Moet dan de
reactie die meer of minder deeltjes produceert tijdelijk de overhand
nemen?
4. Wat is de evenwichtsvoorwaarde voor het genoemde evenwicht: A2(g) + 3 B2(s) ↔ 2 AB3(g) (ΔE>0) ?
[AB3]2/([A2]·[B2]3)
K = [AB3]2/([A2]·[B2]3)
K = [AB3]2/([A2]+[B2]3)
K = [AB3]2/[A2]
Klopt niet. Dit is alleen een concentratiebreuk. Hieruit valt niet te halen aan welke voorwaarde de concentraties samen moeten voldoen om een echt chemisch evenwicht te zijn.
Klopt niet. Bedenk welke fasetoestanden bijdragen aan de evenwichtstoestand en welke niet.
Klopt niet. De concentratiebreuk wordt opgesteld door het product van concentraties te nemen en niet de som.
Helemaal goed. De voorwaarde voor een chemisch evenwicht is dat de concentratiebreuk gelijk is aan de evenwichtsconstante, K. De concentratiebreuk stel je op door boven de deelstreep het product te nemen van alle concentraties van de stoffen rechts van de evenwichtspijl, waarbij elke concentratie wordt verheven tot de macht van haar coëfficient. Onder de breukstreep komt het product van alle concentraties van de stoffen links van de evenwichtspijl, ook weer elke concentratie verheven tot de macht van haar coëfficient. Omdat vaste stoffen geen concentratie hebben (zij verdelen zich niet volledig over de hele ruimte), zijn zij niet bepalend voor de evenwichtstoestand, behalve hun aanwezigheid, en komen dus niet voor in de concentratiebreuk.
Ir. Houtgeest is altijd meer geinteresseerd in het eindresultaat en wat het oplevert en stelt je daarom nog de volgende vraag.
5. Hoe kun je bij het genoemde evenwicht, A2(g) + 3 B2(s) ↔ 2 AB3(g) (ΔE>0), ervoor zorgen dat je zoveel mogelijk product krijgt?
Door de beginstoffen in precies de juiste molverhouding bij elkaar te voegen.
Correct
Incorrect
Door een overmaat aan stof A2 toe te voegen.
Correct
Incorrect
Door een overmaat aan stof B2 toe te voegen.
Correct
Incorrect
Door stof AB3 continu af te voeren.
Correct
Incorrect
Door een hoge druk te gebruiken.
Correct
Incorrect
Door een hoge temperatuur te gebruiken.
Correct
Incorrect
Bij een chemisch evenwicht geldt dat wanneer je de concentratie van een reactant verhoogd, de ligging van het evenwicht verschuift naar de andere kant van de evenwichtspijl.
Je krijgt dus in dit geval meer product als je de concentratie van een van de beginstoffen verhoogd.
Stof A2 dus. Omdat B2 een vaste stof is, heeft verhogen van de hoeveelheid geen zin.
Verder geldt omgekeerd, dat wanneer je de concentratie van een reactant verlaagd, de ligging van het evenwicht verschuift naar diezelfde kant van de evenwichtspijl.
Dus afvoeren van het product zorgt voor een hogere opbrengst.
Als je een fout hebt gemaakt bij je keuze voor druk of temperatuur, kijk dan nog eens goed bij de vragen 2 en 3.