Chemiese ewewig: Kc, ICE-tabelle en grafieke

Definisies en die Kc-uitdrukking

📖 Definisies

Chemiese ewewig: ’n dinamiese ewewig in ’n geslote sisteem wanneer die tempo van die voorwaartse reaksie gelyk is aan die tempo van die terugwaartse reaksie.

Le Chatelier se beginsel: wanneer die ewewig in ’n geslote sisteem versteur word, sal die sisteem ’n nuwe ewewig instel deur die reaksie te bevoordeel wat die versteuring teenwerk.

Vir aA + bB ⇌ cC + dD: Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ ÷ ([A]ᵃ[B]ᵇ)

Gebruik ewewigskonsentrasies in mol·dm⁻³, nie mol nie.
Laat vaste stowwe en suiwer vloeistowwe uit.
Kc hang net van temperatuur af. ’n Groot Kc (> 1) beteken ’n hoë opbrengs produkte.

Die ICE-tabelmetode

Werk in mol in die tabel (Begin, Verandering, Ewewig), en deel dan deur die volume om konsentrasies te kry. Die Verandering-ry moet die molverhouding van die gebalanseerde vergelyking volg.

✏️ Uitgewerkte voorbeeld 1: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)

10,50 mol H₂ en 0,50 mol I₂ word in ’n fles van 2,0 dm³ verseël. By ewewig is daar 0,80 mol HI.

2Verandering: HI +0,80 mol, dus H₂ en I₂ elk −0,40 mol (verhouding 1 : 1 : 2).

3Ewewigsmol: H₂ 0,10; I₂ 0,10; HI 0,80. Konsentrasies (÷ 2,0): 0,05; 0,05; 0,40 mol·dm⁻³.

4Kc = (0,40)² ÷ (0,05 × 0,05) = 64.

	H₂	I₂	HI
Begin (mol)	0,50	0,50	0
Verandering (mol)	−0,40	−0,40	+0,80
Ewewig (mol)	0,10	0,10	0,80
Konsentrasie (mol·dm⁻³)	0,05	0,05	0,40

✏️ Uitgewerkte voorbeeld 2: 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)

14 mol SO₂ en 2 mol O₂ in 2 dm³; by ewewig is daar 3 mol SO₃.

2Verandering: SO₃ +3, SO₂ −3, O₂ −1,5. Ewewig: SO₂ 1; O₂ 0,5; SO₃ 3 mol → 0,5; 0,25; 1,5 mol·dm⁻³.

3Kc = 1,5² ÷ (0,5² × 0,25) = 36.

Le Chatelier en Kc

Versteuring	Sisteem reageer deur	Kc
Voeg reaktans by / verwyder produk	Die voorwaartse reaksie te bevoordeel	Geen verandering
Verhoog druk (verklein volume)	Die kant met minder mol gas te bevoordeel	Geen verandering
Verhoog temperatuur	Die endotermiese reaksie te bevoordeel	Neem toe as voorwaarts endotermies is; neem af as voorwaarts eksotermies is
Voeg ’n katalisator by	Albei reaksies ewe veel te versnel; geen verskuiwing	Geen verandering

Die grafieke lees

Tempo–tyd-grafieke (voorwaartse en terugwaartse tempo saam gestip):

Reaktans bygevoeg: die voorwaartse tempo spring skielik op; die terugwaartse tempo styg geleidelik; hulle ontmoet by ’n nuwe, hoër gelyke tempo.
Temperatuur verhoog: albei tempo’s spring gelyktydig op; die endotermiese reaksie se tempo spring meer; hulle word weer gelyk.
Druk verhoog: albei tempo’s spring; die reaksie wat minder mol gas lewer, spring meer.
Katalisator bygevoeg: albei tempo’s spring ewe veel en bly gelyk — ’n enkele hoër horisontale lyn.

Konsentrasie–tyd-grafieke: ’n stof wat bygevoeg word, toon ’n vertikale sprong gevolg deur ’n geleidelike afname; die ander verander geleidelik (kurwes) totdat nuwe horisontale lyne die nuwe ewewig wys. ’n Verandering in temperatuur of druk toon geen vertikale sprong vir bygevoegde stowwe nie — elke konsentrasie verander geleidelik (tensy die volume verander word, wat alle konsentrasies saam laat spring).

Eksamenwenk: horisontale lyne op enige van die grafieke beteken ewewig is bereik. Wanneer jy ’n verskuiwing verduidelik, noem die versteuring, die reaksie wat bevoordeel word, en waarom dit die versteuring teenwerk.

Antwoord in jou oefeningboek en maak dan elke memorandum oop om jou werk na te sien.

Vraag 1 · (2 punte)

Gee Le Chatelier se beginsel.

Wys memorandum

Wanneer die ewewig in ’n geslote sisteem versteur word, sal die sisteem ’n nuwe ewewig instel ✓ deur die reaksie te bevoordeel wat die versteuring teenwerk ✓.

Vraag 2 · (7 punte)

2 mol NO₂ word in ’n verseëlde houer van 1 dm³ geplaas: 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g). By ewewig bly 0,4 mol NO₂ oor. Bereken Kc met ’n ICE-tabel.

Wys memorandum

NO₂ gereageer = 2 − 0,4 = 1,6 mol ✓; N₂O₄ gevorm = 0,8 mol (verhouding 2 : 1) ✓✓; konsentrasies: [NO₂] = 0,4, [N₂O₄] = 0,8 mol·dm⁻³ ✓; Kc = [N₂O₄]/[NO₂]² ✓ = 0,8 ÷ 0,4² ✓ = 5 ✓

Vraag 3 · (4 punte)

Vir N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), ΔH < 0, word die temperatuur verhoog. (a) Hoe sal die opbrengs NH₃ verander? (b) Hoe sal Kc verander? Verduidelik.

Wys memorandum

(a) Opbrengs neem af ✓. ’n Toename in temperatuur bevoordeel die endotermiese (terugwaartse) reaksie ✓.
(b) Kc neem af ✓ omdat [NH₃] afneem terwyl [N₂] en [H₂] toeneem ✓.

Vraag 4 · (4 punte)

Beskryf die tempo–tyd-grafiek wanneer ’n katalisator by ’n sisteem in ewewig gevoeg word, en verduidelik waarom die opbrengs nie verander nie.

Wys memorandum

Albei die voorwaartse en terugwaartse tempo’s neem skielik toe ✓ met dieselfde hoeveelheid ✓ en bly gelyk ✓. ’n Katalisator verlaag die aktiveringsenergie vir albei reaksies ewe veel, dus verskuif die ewewig nie en die opbrengs bly dieselfde ✓.