Kemisk jämvikt
Niklas Dahrén
Vad innebär en jämviktsreaktion och vad
innebär jämvikt?
Ibörjanavenkemiskreak-on(innanjämviktharnå9s)ärreak/onenall/dförskjutenåtan/ngen
vänsterellerhöger.Detbetydera<reak/onengårfortaståtan/ngenvänsterellerhöger.Anledningen
kanvara;
o a<koncentra/onenärhögreavdeämnensomärpådenenasidanjämförtmeddenandraochdärförhar
delä<area<reageramedvarandra.
ü Jämviktsreak-onochjämvikt:Enjämviktsreak/onärenreak/onsomkangåibådariktningarna
(reversibelreak/on)ochsomgårlikafortåtbådahållene;era<jämviktharställtinsig.Medlikafort
menasa<koncentra/onenavdeingåendeämnenaintelängreförändras.Koncentra/onernabehöver
dockintevaralikastorpåbådasidorvidjämvikt.
ü
o a<vissaämnen(p.g.a.strukturochkemiskaegenskaper)harlä<area<reageramedvarandra.
En jämviktsreaktion steg för steg
1) AochBbörjarreageramedvarandraihögutsträckninge;ersomdetfinnsmycketavdessaämnen.CochDfinnsdockinte
allsibörjanavreak/onenochkommerdärförintekunnareageramedvarandra.Reak/onengåralltså/llhöger.Visäger
a<jämviktsreak/onenärförskjutenåthöger(högerförskjuten).
2) E;erenlitenstundbörjardetbildasmerochmeravämnenaCochD(e;ersommångaAochBharhunnitreageramed
varandra).De<ainnebära<ävenämnenaCochDkanbörjareageramedvarandraföra<bildaämnenaAochB.
Reak/onenärforOarandeförskjutenåthögermenintelikatydligtsom/digare.
3) E;ere<tagharmycketCochDbildatsvilketinnebära<CochDkanreageramedvarandraihögutsträckningföra<bilda
AochB.Detharnuuppstå<enjämviktvilketinnebära<reak/onengårlikasnabbtåtbådahållenochdärmedkommer
intelängredeingåendeämnenaskoncentra/onera<förändras.
Detärdockvik-gta9förståa<koncentra/onenavresp.ämneintebehövervaralikanärjämviktenuppstår.Omt.ex.
Uppgi>:Viärkemisterochskasynte/seraämnenaCochD.Föra<åstadkommadetså/llsä<ervienstor
koncentra/onavämneAresp.ämneBie<reak/onskärl.
AochBharmycketlä<area<reageramedvarandraänvadCochDharsåkommerdetkrävasenmycketstörre
koncentra/onavCochDinnanjämvikteninfinnersig.
Vad innebär jämviktskonstanten?
ü
ü
Jämviktskonstanten: Vid jämvikt har reaktionen stabiliserats och vi har fått en bestämd
koncentration av de ingående ämnena. Om vi tar koncentrationerna av ämnena till höger och
delar med koncentrationerna av ämnena till vänster
kommer vi få ut en kvot mellan ämnena på
höger och vänster sida. Denna kvot kallas för jämviktskonstanten ”K”. K visar alltså
koncentrationsförhållandet mellan höger och vänster
sida vid jämvikt.
Vad innebär en hög jämviktskonstant?: Om K är högt innebär det alltså att vi vid jämvikt har
till vänster. Ett högt K-värde avslöjar därför att
mycket av ämnena till höger och lite av ämnena
ämnena till vänster har lättare att reagera med varandra än vad ämnena till höger har. Reaktionen
går därför i början mest åt höger (innan jämvikten ställer in sig). Reaktionen eller jämviktsläget är
alltså förskjutet åt höger. Vi får därför en högre koncentration till höger jämfört med till vänster vid
jämvikt och därför blir värdet på K högt.
Uppgift 1:
Betrakta följande jämviktsreaktion: H2 + I2 ⇌ 2HI
a) Teckna jämviktsekvationen
för reaktionen
ett högt värde på K?
b) Vad betyder egentligen
Lösning:
Ämnenaihögraledet
Antaletavvarjeämneskrivs
a) skrivslängstupp
somenupphöjdsiffra
Ämnenaivänstraledet
skrivslängstned
b) A<vividjämviktharhögkoncentra/onavämnetidethögraledet(HI)ochlågkoncentra/onavämnenai
detvänstraledet(H ochI ).Ämnena/llvänsterharalltsålä<föra<reageramedvarandraochdärför
2
2
bildasdetmycketavämnet/llhöger.Mansägera<reak/onenärhögerförskjuten(a<deninnanjämvikt
gårmeståthöger).
Uppgift 2:
Fosgen är en otrevlig gas som har använts som stridsgas. Den kan
framställas genom att man låter kolmonoxid reagera med klorgas:
CO(g) + Cl2(g) ⇌ COCl2(g). Vi har en behållare
på 10,0 dm3. Vid jämvikt har
vi 0,28 mol CO, 0,21 mol Cl2 och 0,81
mol COCl2. Vilket är värdet på K?
Ställuppjämviktsekva/onen.
Görentabellsomvisarvadvivetochvadviskaräknaut.
Sä<inkoncentra/onernaijämviktsekva/onenochräknautK.
CO(g)
2.
Substansmängden(n):
0,28mol
Volymen(v):
10,0dm
Koncentra/onen(c):
0,28/10,0=
c=n/v
0,028mol/dm
Lösning:
1.
2.
3.
1.
3
3.
3
Cl2(g)
COCl2(g)
0,21mol
0,81mol
10,0dm3
0,21/10,0=
0,021mol/dm3
10,0dm3
0,81/10,0=
0,081mol/dm3
Jämviktskonstanten kan ha olika enheter
ü
ü
Jämviktskonstanten”K”visaralltsåkoncentra/onsförhållandetmellanhögerochvänstersidavid
jämvikt.Koncentra/onenmätsvanligtvisienhetenmolar(M)somärsammasaksommol/dm3.
-2,M-1ellert.o.m.vara
Enhetenför”K”ärdockinteall/dMutankanävenbetecknast.ex.M
enhetslös.Vitarjämviktsekva/onenfrånföregåendeuppgi;somexempel:
M
M1
=M1-2=M-1
=
M*M
M2
Uppgift 3:
Vilken enhet har jämviktskonstanten i följande jämviktsreaktion;
2NH3
N2 + 3H2
Lösning:
1. Ställuppjämviktsekva/onen:
2. Räknautjämviktskonstantensenhet:
Svar:EnhetenärM2
M*M3
M4
4-2=M2
=M
=
M2
M2
Uppgift 4:
Svaveltrioxid kan sönderfalla till svaveldioxid och syrgas enligt följande
behållare på 50,0 dm3 fylldes med
formel: 2SO3(g) ⇌ 2SO2(g) + O2(g). En
1,00 mol svaveltrioxid. Vid jämvikt fanns
det 0,58 mol svaveldioxid. Vilken
är jämviktskonstanten
för reaktionen?
Lösning:
1.
2.
3.
3.
Ställupp
2.
jämviktsekva/onen.
Görentabellsomvisarvad
vivetochvadviskaräkna
ut.
Sä<inkoncentra/onernai
jämviktsekva/onenoch
räknautK.
Substansmängden(n)vid
start:
Volymen(v):
Substansmängden(n)vid
jämvikt:
Konc.(c)vidjämvikt:
c=n/v
1.
2SO3
CO(g)
1,00mol
50,0dm3
1,00-0,58=
0,42mol
0,42/50,0=
0,0084
2SO2
Cl
0,00mol
2(g)
+
O2
COCl
2(g)
0,00mol
50,0dm3
0,58mol
50,0dm3
0,58/2=
0,58/50,0=
0,0116
0,29/50,0=
0,0058
0,29mol
Uppgift 5:
Kolmonoxid kan reagera med vatten vid en viss temperatur. Då bildas
formel: CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) +
koldioxid och vätgas enligt följande
H2(g). För den här reaktionen är jämviktskonstanten
K = 5,0. Vid jämvikt
hade man 0,060 mol koldioxid, 0,030 mol vatten och 0,090 mol vätgas i ett
kärl med volymen är 1,00 dm3. Vilken var halten kolmonoxid?
Lösning:
1.
2.
Ställuppjämviktsekva/onen.
Görentabellsomvisarvadvi
vetochvadviskaräknaut.
Sä<inKochdekända
koncentra/onernai
jämviktsekva/onen.Räknaut
denokändakoncentra/onen.
3.
3.
2.
Substansmängden
(n)vidjämvikt:
Volymen(v):
Koncentra/onen
(c)vidjämvikt:
c=n/v
1.
CO2
H2O Cl2(g)
CO
COCl2H(g)
2
?
O 0,090mol
2SO 0,060mol
2SO 0,030mol
2
3
1,00dm3 1,00dm3
?
0,030/1,00
=0,030
mol/dm3
2
1,00dm3
1,00dm3
0,060/1,0
0=0,060
mol/dm3
0,090/1,00=
0,090
mol/dm3
Hur påverkas en jämviktsreaktion av olika
faktorer?
ü Exempelpåfaktorersomkanpåverkaenjämnviktsreak-on:
Ommanförändrarnågotie9jämnviktssystemförskjutsjämnviktenpåe9sådantsä9a9förändringen
motverkas:
o Omkoncentra/onenavämnena/llvänsterökarkommerreak/onenförskjutasåthögersåa<
koncentra/onsskillnadenavtar.
o Omdetomgivandetrycketökar(t.ex.genoma<volymenavreak/onskärletsomämnenabefinnersigi
minskar)kommerjämviktsreak/onenförskjutasåtdethållsomleder/lla<tryckökningenmotverkas(såa<
detbildasfärreantalpar/klar).
o Omdenomgivandetemperaturenökarkommerjämviktsreak/onenförskjutasåtdethållsomleder/lla<
o
o
o
o
ü
Koncentra/onenavdeingåendeämnena.
Temperaturensomreak/onenskervid.
Trycket.
Katalysatorer(t.ex.enzymer).
temperaturökningenmotverkas(åtdet”endotermahållet”).
o Ome<enzym/llsä<skommerreak/onenförskjutasåtdethållsomenzymetkankatalysera.
Uppgift 6:
Hur påverkas nedanstående jämviktsreaktion av en ökad
koncentration
av N2?
N2(g)+3H2(g)
2NH3+92kj
Reak/onen/jämviktslägetförskjutsåthöger
Lösning:
o Omkoncentra/onenave<ämneökarpådenvänstrasidankommerdetinnebäraa<jämviktslägetförskjutsåt
höger(ochtvärtomomkoncentra/onenhadeökatpåhögrasidan).
o MerN pådenvänstrasidaninnebära<detkommerskeflerkrockarmedH
per/dsenhetochdärmedfler
2
reak/onermellandessasåa<merNH3bildas.
2
Uppgift 7:
Hur påverkas nedanstående jämviktsreaktion om vi minskar volymen
av reaktionskärlet och därmed ökar trycket?
N2(g)+3H2(g)
2NH3+92kj
4par/klar
2par/klar
Reak/onen/jämviktslägetförskjutsåthöger
Lösning:
o Ommanförändrartrycketie<jämnviktssystemförskjutsjämnviktenpåe<sådantsä<a<tryckförändringen
motverkas.
o Omvolymenminskar,blirdetträngreireak/onskärlet,vilketleder/llflerkrockarmellanmolekylerna.
Jämviktslägetkommerdärförförskjutasåthögere;ersomdetinnebära<detblirfärrepar/klar.
o
Färrepar/klar=lägretryck.
Uppgift 8:
Hur påverkas nedanstående jämviktsreaktion
av ökad temperatur?
N2(g)+3H2(g)
2NH3+92kj
Reak/onen/jämviktslägetförskjutsåtvänster
Lösning:
o Omreak/onengåråthögerfrisä<svärmeenergi.Reak/onenåthögeräralltsåenexotermreak/on.Exoterma
reak/onerkanskeävenvidlågatemperaturer.
o Föra<reak/onenskakunnagååtvänsterkrävsdet/llförselavenergi(värme).Reak/onenåtvänsterärdärför
enendotermreak/on.Endotermareak/onerskerintesärskiltlä<vidlågatemperaturermengynnasdäremot
kra;igtvidhögatemperaturer.Videnhögtemperaturkommerdärförjämviktslägetvaraförskjutetåtvänster.
o
Närreak/onengåråtvänstersåkommervärmetasuppfrånomgivningenvilketkommermotverka
temperaturhöjningen.
Enzymer underlättar kemiska reaktioner
ü Tillräckligthögak-veringsenergikrävsföra9enreak-onskakunnaske:Föra<enreak/onskakunnaskemellan
2reaktanterkrävsa<reaktanternahar/llräckligthögenergi(has/ghet)vidkrocken.Annarskommerintedegamla
bindningarnakunnabrytas.De<akallasför”ak/veringsenergi”.Vidhögomgivandetemperaturharreaktanterna
/llräckligthögak/veringsenergiföra<reak/onenskakunnaske.
ü Enzymerunderlä9arkemiskareak-oner:Enzymer
bindersinareaktanterpåe<specifiktsä<vilketdels
innebära<de”gamla”bindningarnaireaktanterna
försvagasocha<reaktanterna”krockar”med
varandrapåe<op/maltsä<(irä<vinkel).
Reaktanternakandåreageramedvarandrapåe<
lä<aresä<ochutana<debehöverhasåhög
ak/veringsenergi.Enzymersänkeralltsåden
ak/veringsenergisomkrävsförenvissreak/on.
ü Jämviktnåssnabbare:Videnvissgiventemperatur
kommerenzymerpåverkaenvissreak/onsåa<
jämviktnåssnabbare.Menförhållandetmellande
olikaämnenaochdärmedjämviktskonstanten
Bildkälla:ByFvasconcellos(talk·contribs)(languagemodifiedbyNatox(talk·contribs))(File:Carbonicanhydrase
påverkasej.
reac/onin/ssue.svg)[CC-BY-SA-3.0(h<p://crea/vecommons.org/licenses/by-sa/3.0)],viaWikimediaCommons
SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:
h9p://www.youtube.com/Kemilek-oner
h9p://www.youtube.com/Medicinlek-oner
