29.2.2 De evenwichtsconstante

Bij een omkeerbare reactie kunnen de evenwichtconcentraties wiskundig worden gekarakteriseerd:

$$\frac{[\text{C}]^c[\text{D}]^d …}{[\text{A}]^a [\text{B}]^b …} = k. \;\;\;\; \text{voor de reactie} \; a \; \text{A} + b \; \text{B} + … \rightleftharpoons c \; \text{C} + d \; \text{D} + …$$

De constante K heet de evenwichtsconstante.

Opmerkingen:

• Meestal interpreteert men [A], [B], enz. als de molariteiten, in mol/L.
• De waarde van de evenwichtsconstante K hangt sterk af van de temperatuur.
• Als één van de stoffen in de reactie het oplosmiddel is (meestal water), dan wordt deze weggelaten uit de formule. De reden is dat de concentratie van het oplosmiddel zo hoog is, dat het niet significant verandert tijdens de reactie.
• Stoffen die niet homogeen in het reactiemengsel verspreid zijn, laat men ook weg uit de vergelijking. (Bijv. vaste stoffen en gasbelletjes in een oplossing; vaste stoffen en vloeistof in een gasmengsel.)

Voorbeelden:

• $\text{FeSCN}^{2+} \; \text{(aq)} \rightleftharpoons \text{Fe}^{3+} \; \text{(aq)} + \text{SCN}^- \; \text{(aq)}.$
  • De evenwichtsvoorwaarde is $\frac{[\text{Fe}^{3+}][\text{SCN}^-]}{[\text{FeSCN}^{2+}]} = k.$
  • De waarde voor K ligt rond de 300, maar is sterk afhankelijk van de temperatuur.
• $\text{HCl} \; \text{(aq)} + \text{NaOH (aq)} \rightleftharpoons \text{NaCl (aq)} + \text{H}_2\text{O (l)}.$
  • De evenwichtsvoorwaarde is $\frac{[\text{NaCl}]}{[\text{HCl}][\text{NaOH}]} = k.$
  • De concentratie van H₂O is niet in de vergelijking opgenomen omdat dit de oplosstof is.
  • De evenwichtsconstante $k = 5 \cdot 10^4$ is zeer hoog. Dit geeft aan dat de reactie vrijwel geheel naar rechts afloopt.
• $\text{CaCO}_3 \; \text{(s)} \rightleftharpoons \text{CaCO (s)} + \text{CO}_2 \; \text{(g)}.$
• De evenwichtsvoorwaarde is eenvoudigweg [CO₂] = K.  De twee vaste stoffen zijn niet homogeen verdeeld, en worden daarom niet in de vergelijking opgenomen. We zien dus dat deze reactie een evenwicht bereikt bij een vaste concentratie van CO₂.