Kemisk jämvikt. Niklas Dahrén

Relevanta dokument
Kemisk jämvikt. Niklas Dahrén

Jämviktsreaktioner och kemisk jämvikt. Niklas Dahrén

Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

Övningar Homogena Jämvikter

4. Kemisk jämvikt när motsatta reaktioner balanserar varandra

Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

Exoterma och endoterma reaktioner. Niklas Dahrén

4.1 Se lärobokens svar och anvisningar. 4.2 För reaktionen 2ICl(g) I 2 (g) + Cl 2 (g) gäller att. För reaktionen I 2 (g) + Cl 2 (g) 2ICl(g) gäller 2

Meddelande. Föreläsning 2.5. Repetition Lv 1-4. Kemiska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt 2012

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Kemisk jämvikt. Kap 3

Exoterma och endoterma reaktioner. Niklas Dahrén

Att skriva och balansera reaktionsformler. Niklas Dahrén

Jämviktsuppgifter. 2. Kolmonoxid och vattenånga bildar koldioxid och väte enligt följande reaktionsformel:

Kemiska reaktioner och reaktionshastigheter. Niklas Dahrén

Avancerade kemiska beräkningar del 3. Niklas Dahrén

Laboration 1: Kalorimetrisk bestämning av neutralisationsentalpi

Repetition F12. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F9

Atomens uppbyggnad. Niklas Dahrén

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F13

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F10

Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

Jonbindning och metallbindning. Niklas Dahrén

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F10

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Svar: Halten koksalt är 16,7% uttryckt i massprocent

Vad är fetter och lipider? Niklas Dahrén

Beräkna en förenings empiriska formel och molekylformel. Niklas Dahrén

Detektera blod med luminoltestet. Niklas Dahrén

Introduktion till kemisk bindning. Niklas Dahrén

Analysera gifter, droger och andra ämnen med enkla metoder. Niklas Dahrén

Vilken av följande partiklar är det starkaste reduktionsmedlet? b) Båda syralösningarna har samma ph vid ekvivalenspunkten.

Beräkna koncentrationen. Niklas Dahrén

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F12

Felveckning och denaturering av proteiner. Niklas Dahrén

Kovalenta bindningar, elektronegativitet och elektronformler. Niklas Dahrén

Framkalla fingeravtryck med superlim. Niklas Dahrén

ELISA-test för att diagnosticera diabetes typ 1. Niklas Dahrén

Kemisk jämvikt. Kap 3

Atomnummer, masstal och massa. Niklas Dahrén

Dipol-dipolbindning. Niklas Dahrén

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 8-13

(tetrakloroauratjon) (2)

Dagens Meny. Oxidation/Reduktion Elektrolys Galvanisk cell Termodynamik Batterier Korrosion/biomimetik Energimöjligheter

Kemisk jämvikt. Kap 3

Organiska föreningar Struktur- och stereoisomerer. Niklas Dahrén

Vätebindningar och Hydro-FON-regeln. Niklas Dahrén

Oxidationstal. Niklas Dahrén

Intermolekylära krafter

Kap 6: Termokemi. Energi:

Stökiometri IV Blandade Övningar

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

Beräkningar med masshalt, volymhalt och densitet. Niklas Dahrén

Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

Kapitel 12. Kemisk kinetik

Allmän Kemi 2 (NKEA04 m.fl.)

Jonföreningar och jonbindningar del 1. Niklas Dahrén

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Olika typer av fettsyror del 2. Niklas Dahrén

Intermolekylära krafter

Kapitel 6. Termokemi

Skrivning i termodynamik och jämvikt, KOO081, KOO041,

DNA-analyser: Introduktion till DNA-analys med PCR och gelelektrofores. Niklas Dahrén

Proteinernas 4 strukturnivåer. Niklas Dahrén

Då du skall lösa kemiska problem av den typ som kommer nedan är det praktiskt att ha en lösningsmetod som man kan använda till alla problem.

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Pappers- och tunnskiktskromatografi. Niklas Dahrén

Vad bestämmer ett ämnes kokpunkt? Niklas Dahrén

Kapitel 6. Termokemi

Gaskromatografi (GC) Niklas Dahrén

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Jonföreningar och jonbindningar del 1. Niklas Dahrén

Kovalenta och polära kovalenta bindningar. Niklas Dahrén

Kapitel 3. Stökiometri

van der Waalsbindningar (London dispersionskrafter) Niklas Dahrén

Jonföreningar och jonbindningar del 2. Niklas Dahrén

Energi, katalys och biosyntes (Alberts kap. 3)

Buffertlösningar. Niklas Dahrén

Olika kovalenta bindningar. Niklas Dahrén

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Identifiera blod med Kastle-Meyertestet. Niklas Dahrén

KEMIOLYMPIADEN 2009 Uttagning

Aggregationstillstånd

Dipoler och dipol-dipolbindningar Del 1. Niklas Dahrén

Kapitel 1. syremolekyl. skrivs O 2. vätemolekyl skrivs H 2. Kemiska grundvalar

Högupplösande vätskekromatografi (HPLC) Niklas Dahrén

Energiuppgifter. 2. Har reaktanterna (de reagerande ämnena) eller reaktionsprodukterna störst entalpi vid en exoterm reaktion? O (s) H 2.

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F11

Reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Laborationsrapport Receptorfarmakologi glattmuskulatur

Stökiometri I Massa-Molmassa Substansmängd

Den elektrokemiska spänningsserien. Niklas Dahrén

Kemiska reaktioner: Olika reaktionstyper och reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

Materia och aggregationsformer. Niklas Dahrén

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Tentamen i kemisk termodynamik den 17 januari 2014, kl

Introduktion till det periodiska systemet. Niklas Dahrén

Transkript:

Kemisk jämvikt Niklas Dahrén

Vad innebär en jämviktsreaktin ch vad innebär jämvikt? ü Jämviktsreak-n ch jämvikt: En jämviktsreak/n är en reak/n sm kan gå i båda riktningarna (reversibel reak/n) ch sm går lika frt åt båda hållen e;er a< jämvikt har ställt in sig. Med lika frt menas a< kncentra/nen av de ingående ämnena inte längre förändras. Kncentra/nerna behöver dck inte vara lika str på båda sidr vid jämvikt. ü I början av en kemisk reak-n (innan jämvikt har nå9s) är reak/nen all/d förskjuten åt an/ngen vänster eller höger. Det betyder a< reak/nen går frtast åt an/ngen vänster eller höger. Anledningen kan vara; a< kncentra/nen är högre av de ämnen sm är på den ena sidan jämfört med den andra ch därför har de lä<are a< reagera med varandra. a< vissa ämnen (p.g.a. struktur ch kemiska egenskaper) har lä<are a< reagera med varandra.

En jämviktsreaktin steg för steg Uppgi>: Vi är kemister ch ska synte/sera ämnena C ch D. För a< åstadkmma det så /llsä<er vi en str kncentra/n av ämne A resp. ämne B i e< reak/nskärl. 1) A ch B börjar reagera med varandra i hög utsträckning e;ersm det finns mycket av dessa ämnen. C ch D finns dck inte alls i början av reak/nen ch kmmer därför inte kunna reagera med varandra. Reak/nen går alltså /ll höger. Vi säger a< jämviktsreak/nen är förskjuten åt höger (högerförskjuten). 2) E;er en liten stund börjar det bildas mer ch mer av ämnena C ch D (e;ersm många A ch B har hunnit reagera med varandra). De<a innebär a< även ämnena C ch D kan börja reagera med varandra för a< bilda ämnena A ch B. Reak/nen är froarande förskjuten åt höger men inte lika tydligt sm /digare. 3) E;er e< tag har mycket C ch D bildats vilket innebär a< C ch D kan reagera med varandra i hög utsträckning för a< bilda A ch B. Det har nu uppstå< en jämvikt vilket innebär a< reak/nen går lika snabbt åt båda hållen ch därmed kmmer inte längre de ingående ämnenas kncentra/ner a< förändras. Det är dck vik-gt a9 förstå a< kncentra/nen av resp. ämne inte behöver vara lika när jämvikten uppstår. Om t.ex. A ch B har mycket lä<are a< reagera med varandra än vad C ch D har så kmmer det krävas en mycket större kncentra/n av C ch D innan jämvikten infinner sig.

Vad innebär jämviktsknstanten? ü Jämviktsknstanten: Vid jämvikt har reaktinen stabiliserats ch vi har fått en bestämd kncentratin av de ingående ämnena. Om vi tar kncentratinerna av ämnena till höger ch delar med kncentratinerna av ämnena till vänster kmmer vi få ut en kvt mellan ämnena på höger ch vänster sida. Denna kvt kallas för jämviktsknstanten K. K visar alltså kncentratinsförhållandet mellan höger ch vänster sida vid jämvikt. ü Vad innebär en hög jämviktsknstant?: Om K är högt innebär det alltså att vi vid jämvikt har mycket av ämnena till höger ch lite av ämnena till vänster. Ett högt K-värde avslöjar därför att ämnena till vänster har lättare att reagera med varandra än vad ämnena till höger har. Reaktinen går därför i början mest åt höger (innan jämvikten ställer in sig). Reaktinen eller jämviktsläget är alltså förskjutet åt höger. Vi får därför en högre kncentratin till höger jämfört med till vänster vid jämvikt ch därför blir värdet på K högt.

Uppgift 1: Betrakta följande jämviktsreaktin: H 2 + I 2 2HI a) Teckna jämviktsekvatinen för reaktinen b) Vad betyder egentligen ett högt värde på K? Lösning: a) Ämnena i högra ledet skrivs längst upp Antalet av varje ämne skrivs sm en upphöjd siffra Ämnena i vänstra ledet skrivs längst ned b) A< vi vid jämvikt har hög kncentra/n av ämnet i det högra ledet (HI) ch låg kncentra/n av ämnena i det vänstra ledet (H 2 ch I 2 ). Ämnena /ll vänster har alltså lä< för a< reagera med varandra ch därför bildas det mycket av ämnet /ll höger. Man säger a< reak/nen är högerförskjuten (a< den innan jämvikt går mest åt höger).

Uppgift 2: Fsgen är en trevlig gas sm har använts sm stridsgas. Den kan framställas genm att man låter klmnxid reagera med klrgas: CO(g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g). Vi har en behållare på 10,0 dm 3. Vid jämvikt har vi 0,28 ml CO, 0,21 ml Cl 2 ch 0,81 ml COCl 2. Vilket är värdet på K? Lösning: 1. Ställ upp jämviktsekva/nen. 2. Gör en tabell sm visar vad vi vet ch vad vi ska räkna ut. 3. Sä< in kncentra/nerna i jämviktsekva/nen ch räkna ut K. 1. 2. 3. Substansmängden (n): Vlymen (v): Kncentra/nen (c): c= n/v CO(g) Cl 2 (g) COCl 2 (g) 0,28 ml 0,21 ml 0,81 ml 10,0 dm 3 10,0 dm 3 10,0 dm 3 0,21/10,0= 0,28/10,0= 0,028 ml/dm 3 0,021 ml/dm 3 0,81/10,0= 0,081 ml/dm 3

Jämviktsknstanten kan ha lika enheter ü ü Jämviktsknstanten K visar alltså kncentra/nsförhållandet mellan höger ch vänster sida vid jämvikt. Kncentra/nen mäts vanligtvis i enheten mlar (M) sm är samma sak sm ml/dm 3. Enheten för K är dck inte all/d M utan kan även betecknas t.ex. M -2, M -1 eller t..m. vara enhetslös. Vi tar jämviktsekva/nen från föregående uppgi; sm exempel: M M * M = M 1 M 2 = M 1-2 = M -1

Uppgift 3: Vilken enhet har jämviktsknstanten i följande jämviktsreaktin; 2NH 3 N 2 + 3H 2 Lösning: 1. Ställ upp jämviktsekva/nen: 2. Räkna ut jämviktsknstantens enhet: M * M 3 M 4 M 2 = = M 4-2 = M 2 M 2 Svar: Enheten är M 2

Uppgift 4: Svaveltrixid kan sönderfalla till svaveldixid ch syrgas enligt följande frmel: 2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g). En behållare på 50,0 dm 3 fylldes med 1,00 ml svaveltrixid. Vid jämvikt fanns det 0,58 ml svaveldixid. Vilken är jämviktsknstanten för reaktinen? Lösning: 1. Ställ upp jämviktsekva/nen. 2. Gör en tabell sm visar vad vi vet ch vad vi ska räkna ut. 3. Sä< in kncentra/nerna i jämviktsekva/nen ch räkna ut K. 3. 2. Substansmängden (n) vid start: Vlymen (v): Substansmängden (n) vid jämvikt: Knc. (c) vid jämvikt: c= n/v 2SO 3 2SO 2 + O 2 CO(g) Cl 2 (g) COCl 2 (g) 1,00 ml 1. 50,0 dm 3 50,0 dm 3 50,0 dm 3 1,00-0,58= 0,42 ml 0,42/50,0= 0,0084 0,00 ml 0,00 ml 0,58 ml 0,58/2= 0,29 ml 0,58/50,0= 0,0116 0,29/50,0= 0,0058

Uppgift 5: Klmnxid kan reagera med vatten vid en viss temperatur. Då bildas kldixid ch vätgas enligt följande frmel: CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g). För den här reaktinen är jämviktsknstanten K = 5,0. Vid jämvikt hade man 0,060 ml kldixid, 0,030 ml vatten ch 0,090 ml vätgas i ett kärl med vlymen är 1,00 dm 3. Vilken var halten klmnxid? Lösning: 1. 1. Ställ upp jämviktsekva/nen. 2. Gör en tabell sm visar vad vi vet ch vad vi ska räkna ut. 3. Sä< in K ch de kända kncentra/nerna i jämviktsekva/nen. Räkna ut den kända kncentra/nen. 3. 2. Substansmängden (n) vid jämvikt: Vlymen (v): Kncentra/nen (c) vid jämvikt: c= n/v CO 2SO 3 Cl 2 (g) 2SO 2 O 2 COCl 2 (g) H 2 O CO 2 H 2? 0,030 ml 0,060 ml 0,090 ml 1,00 dm 3 1,00 dm 3 1,00 dm 3 1,00 dm 3? 0,030/1,00 = 0,030 ml/dm 3 0,060/1,0 0= 0,060 ml/dm 3 0,090/1,00= 0,090 ml/dm 3

ü Hur påverkas en jämviktsreaktin av lika faktrer? Exempel på faktrer sm kan påverka en jämnviktsreak-n: Kncentra/nen av de ingående ämnena. Temperaturen sm reak/nen sker vid. Trycket. Katalysatrer (t.ex. enzymer). ü Om man förändrar någt i e9 jämnviktssystem förskjuts jämnvikten på e9 sådant sä9 a9 förändringen mtverkas: Om kncentra/nen av ämnena /ll vänster ökar kmmer reak/nen förskjutas åt höger så a< kncentra/nsskillnaden avtar. Om det mgivande trycket ökar (t.ex. genm a< vlymen av reak/nskärlet sm ämnena befinner sig i minskar) kmmer jämviktsreak/nen förskjutas åt det håll sm leder /ll a< tryckökningen mtverkas (så a< det bildas färre antal par/klar). Om den mgivande temperaturen ökar kmmer jämviktsreak/nen förskjutas åt det håll sm leder /ll a< temperaturökningen mtverkas (åt det endterma hållet ). Om e< enzym /llsä<s kmmer reak/nen förskjutas åt det håll sm enzymet kan katalysera.

Uppgift 6: Hur påverkas nedanstående jämviktsreaktin av en ökad kncentratin av N 2? N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 + 92 kj Reak/nen/jämviktsläget förskjuts åt höger Lösning: Om kncentra/nen av e< ämne ökar på den vänstra sidan kmmer det innebära a< jämviktsläget förskjuts åt höger (ch tvärtm m kncentra/nen hade ökat på högra sidan). Mer N 2 på den vänstra sidan innebär a< det kmmer ske fler krckar med H 2 per /dsenhet ch därmed fler reak/ner mellan dessa så a< mer NH 3 bildas.

Uppgift 7: Hur påverkas nedanstående jämviktsreaktin m vi minskar vlymen av reaktinskärlet ch därmed ökar trycket? Lösning: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 + 92 kj 4 par/klar 2 par/klar Reak/nen/jämviktsläget förskjuts åt höger Om man förändrar trycket i e< jämnviktssystem förskjuts jämnvikten på e< sådant sä< a< tryckförändringen mtverkas. Om vlymen minskar, blir det trängre i reak/nskärlet, vilket leder /ll fler krckar mellan mlekylerna. Jämviktsläget kmmer därför förskjutas åt höger e;ersm det innebär a< det blir färre par/klar. Färre par/klar= lägre tryck.

Uppgift 8: Hur påverkas nedanstående jämviktsreaktin av ökad temperatur? N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 + 92 kj Lösning: Reak/nen/jämviktsläget förskjuts åt vänster Om reak/nen går åt höger frisä<s värmeenergi. Reak/nen åt höger är alltså en exterm reak/n. Exterma reak/ner kan ske även vid låga temperaturer. För a< reak/nen ska kunna gå åt vänster krävs det /llförsel av energi (värme). Reak/nen åt vänster är därför en endterm reak/n. Endterma reak/ner sker inte särskilt lä< vid låga temperaturer men gynnas däremt kra;igt vid höga temperaturer. Vid en hög temperatur kmmer därför jämviktsläget vara förskjutet åt vänster. När reak/nen går åt vänster så kmmer värme tas upp från mgivningen vilket kmmer mtverka temperaturhöjningen.

Enzymer underlättar kemiska reaktiner ü Tillräckligt hög ak-veringsenergi krävs för a9 en reak-n ska kunna ske: För a< en reak/n ska kunna ske mellan 2 reaktanter krävs a< reaktanterna har /llräckligt hög energi (has/ghet) vid krcken. Annars kmmer inte de gamla bindningarna kunna brytas. De<a kallas för ak/veringsenergi. Vid hög mgivande temperatur har reaktanterna /llräckligt hög ak/veringsenergi för a< reak/nen ska kunna ske. ü Enzymer underlä9ar kemiska reak-ner: Enzymer binder sina reaktanter på e< specifikt sä< vilket dels innebär a< de gamla bindningarna i reaktanterna försvagas ch a< reaktanterna krckar med varandra på e< p/malt sä< (i rä< vinkel). Reaktanterna kan då reagera med varandra på e< lä<are sä< ch utan a< de behöver ha så hög ak/veringsenergi. Enzymer sänker alltså den ak/veringsenergi sm krävs för en viss reak/n. ü Jämvikt nås snabbare: Vid en viss given temperatur kmmer enzymer påverka en viss reak/n så a< jämvikt nås snabbare. Men förhållandet mellan de lika ämnena ch därmed jämviktsknstanten Bildkälla: By Fvascncells (talk cntribs) (language mdified by Natx (talk cntribs)) (File:Carbnic anhydrase påverkas ej. reac/n in /ssue.svg) [CC-BY-SA-3.0 (h<p://crea/vecmmns.rg/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Cmmns

Se gärna fler filmer av Niklas Dahrén: h9p://www.yutube.cm/kemilek-ner h9p://www.yutube.cm/medicinlek-ner