Back to chapter

14.1:

Dynamisch Evenwicht

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Dynamic Equilibrium

Languages

Share

Een omkeerbare chemische reactie is een reactie waarbij de omzetting van reactanten in producten en de omzetting van producten terug in reactanten gelijktijdig plaatsvinden. Een dubbele pijl tussen de reactanten en producten duidt op de omkeerbare aard ervan. Wanneer de snelheid van vorming van producten, of de snelheid van de voorwaartse reactie, gelijk is aan de snelheid van vorming van reactanten, of de snelheid van de omgekeerde reactie, wordt een chemisch evenwicht bereikt.Chemisch evenwicht is in feite een dynamisch proces. Van buitenaf lijkt het hele systeem statisch, maar op moleculair niveau is het zeer actief. Denk aan de thermische ontleding van fosforpentachloride.Bij verhitting in een gesloten container ontleedt gasvormig fosforpentachloride in een omkeerbare reactie in een mengsel van fosfortrichloride en chloorgas. Naarmate de reactie vordert, neemt de concentratie van fosforpentachloride af, terwijl fosfortrichloride en chloorgas toenemen. Als resultaat neemt de snelheid van de voorwaartse reactie af en die van de omgekeerde reactie toe.Uiteindelijk worden de snelheden van de voorwaartse en achterwaartse reacties gelijk en bereikt het systeem een chemisch evenwicht. In deze toestand veranderen de relatieve concentraties van fosforpentachloride, fosfortrichloride en chloor niet meer. Zo’n evenwichtstoestand wordt ook wel dynamisch evenwicht genoemd, omdat zowel de voorwaartse als de omgekeerde reacties blijven plaatsvinden, maar met dezelfde snelheid.Omdat de reactanten en producten met dezelfde snelheden worden gevormd als ze worden verbruikt, blijven hun concentraties constant, hoewel niet noodzakelijk gelijk. Een chemisch evenwicht is homogeen als alle reactanten en producten in een gegeven omkeerbare reactie zich in dezelfde fase bevinden:gasvormig of waterig. In een heterogeen evenwicht bestaan reactanten en producten in verschillende fasen.

14.1:

Dynamisch Evenwicht

A reversible chemical reaction represents a chemical process that proceeds in both forward (left to right) and reverse (right to left) directions. When the rates of the forward and reverse reactions are equal, the concentrations of the reactant and product species remain constant over time and the system is at equilibrium. A special double arrow is used to emphasize the reversible nature of the reaction. The relative concentrations of reactants and products in equilibrium systems vary greatly; some systems contain mostly products at equilibrium, some contain mostly reactants, and some contain appreciable amounts of both.

Dynamic Equilibrium in Chemical Reactions

Consider the reversible decomposition of colorless dinitrogen tetroxide to yield brown nitrogen dioxide, described by the equation:

Eq1

As the reaction begins (time = 0), the concentration of the N2O4 reactant is finite and that of the NO2 product is zero, so the forward reaction proceeds at a finite rate while the reverse reaction rate is zero. As time passes, N2O4 is consumed and its concentration falls, while NO2 is produced, and its concentration increases. The decreasing concentration of the reactant slows the forward reaction rate, and the increasing product concentration speeds the reverse reaction rate. This process continues until the forward and reverse reaction rates become equal, at which time the reaction has reached equilibrium. It’s important to emphasize that chemical equilibria are dynamic; a reaction at equilibrium has not “stopped,” but it is proceeding in the forward and reverse directions at the same rate. Thus, at equilibrium, the concentrations of N2O4 and NO2 no longer change because the rate of formation of NO2 is exactly equal to the rate of consumption of NO2, and the rate of formation of N2O4 is exactly equal to the rate of consumption of N2O4.

Homogeneous and Heterogeneous Equilibria

A homogeneous equilibrium is one in which all reactants and products (and any catalysts, if applicable) are present in the same phase, either aqueous or gaseous phase, as illustrated by the following examples:

Eq2

A heterogeneous equilibrium involves reactants and products in two or more different phases, as illustrated by the following example:

Eq3

This text has been adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 13.1 Chemical Equilibria.