Werkblad: Principe Le Châtelier

LEERLINGENVERSIE link

Het principe van Le Châtelier werd uitgevonden door Henri Louis Le Châtelier. In 1888 formuleerde
hij dit principe, ook wel gekend als “Het beginsel van de kleinste dwang”. Het luidt als volgt:
“Als in een chemisch systeem een verandering optreedt in concentratie, temperatuur, volume of druk
en zo het evenwicht verstoord wordt, dan zal het evenwicht zodanig verschuiven dat die verandering
tegengewerkt wordt/ zo minimaal mogelijk wordt gehouden.”

Voer de simulatie in het “virtual lab” uit aan de hand van dit werkblad.
Volg de verschillende stappen om deze opdracht tot een goed einde te brengen!
STAP 1: Wat heb je nodig om te starten?

• o Pen
• o Papier
• o Chromebook/laptop

STAP 2: Open de simulatie aan de hand van deze link of QR-code -> http://chemcollective.org/vlab/85

Je krijgt het volgende beeld op je scherm:

STAP 3: Zet de onderstaande materialen en stoffen klaar op je werkplaats.
Materialen:
Erlenmeyer
Stoffen:
Kobaltchloride (𝐶𝑜𝐶𝑙₂)
Zoutzuur (HCl)
Zilvernitraat (𝐴𝑔𝑁𝑂₃)

STAP 4: Volg de onderstaande stappen zodat je zeker de juiste werkwijze toepast! Vul tussen de verschillende stappen ook je waarnemingen verder aan.
Werkwijze
1. Voeg 25 ml CoCl₂ toe aan de lege erlenmeyer. Hoe moet je dit doen?
OPGELET: dit is idem voor de volgende stappen!

2. Voeg nu 1 mL HCl toe aan die erlenmeyer totdat je een kleurverandering opmerkt.
Tip: druk steeds op “Pour”. Zo voeg je steeds opnieuw 1 mL toe!
Waarneming
Welke kleurverandering merk je op?
We merken op dat de oplossing verkleurt van een rode kleur naar een blauw-paarse kleur.
Hoeveel mL HCl moet je toevoegen vooraleer de kleurverandering zich voordoet?
We hebben ongeveer tussen de 10 à 20 mL zoutzuur moeten toevoegen vooraleer we het voorgaande konden
waarnemen.

3. Voorspel het effect van het effect van het verwijderen van de chloride-ionen. Doe dit door
zilvernitraat toe te voegen aan het mengsel van CoCl2 en HCl. Voeg steeds opnieuw 1 mL 𝐴𝑔𝑁𝑂₃ toe totdat je een verschuiving van het evenwicht opmerkt.
Waarneming
Hoe merk je op dat er een verschuiving van het evenwicht heeft plaatsgevonden?
Er doet zich opnieuw een kleurverandering voor. Dit keer verschuift de kleur van blauw-paars naar rood-oranje.
Hoeveel mL 𝐴𝑔𝑁𝑂₃ moet je toevoegen vooraleer de evenwichtsverschuiving zich voordoet?
We hebben ongeveer tussen de 30 à 40 mL zilvernitraat moeten toevoegen vooraleer we het voorgaande konden waarnemen.
Noteer in het kader hieronder de deelreacties en uiteindelijke evenwichtsreactie die zal plaatsvinden.

4. Daarna ga je het effect van de toevoeging van HCl proberen te voorspellen. Dit doe je door
steeds opnieuw 1 mL HCl toe te voegen totdat er een verschuiving van het evenwicht heeft
plaatsgevonden.
Waarneming
Hoe merk je op dat er een verschuiving van het evenwicht heeft plaatsgevonden?
Er doet zich opnieuw een kleurverandering voor. Dit keer verschuift de kleur opnieuw van rood-oranje naar blauwpaars.
Hoeveel mL HCl moet je toevoegen vooraleer de evenwichtsverschuiving zich voordoet?
We hebben ongeveer 25 mL zoutzuur moeten toevoegen vooraleer we het voorgaande konden waarnemen.
𝐴𝑔𝑁𝑂_3(𝑎𝑞) ↔ 𝐴𝑔⁺ + 𝑁𝑂₃⁻
𝐴𝑔⁺ + 𝐶𝑙⁻ ↔ 𝐴𝑔𝐶𝑙
+—————————————————–
𝐴𝑔𝑁𝑂₃(𝑎𝑞) + 𝐶𝑙⁻ ↔ 𝐴𝑔𝐶𝑙 + 𝑁𝑂₃⁻

 

STAP 5: Een denkvraag!
Is de bovenstaande reactie een exotherme- of endotherme reactie?
Controleer dit door de temperatuur te wijzigen tussen 0 en 99°C.

Hoe moet je dit doen?
1. Klik met de rechtermuisknop op de erlenmeyer.
2. Kies vervolgens de optie “thermal properties”.
3. Duid aan dat je wil werken in een geïsoleerd systeem.
4. Je kan nu de temperatuur aanpassen. Verwarm of koel het systeem af totdat je het evenwicht hebt verstoord. Baseer je vervolgens op de theorie van “het Châtelier principe” om te bepalen of de reactie endo- of exotherm is.
(TIP: maak gebruik van de K-waarden!)

Conclusie
Ik kan concluderen dat de evenwichtsreactie endotherm/exotherm is omdat….. de evenwichtsconstante K daalt bij verhoging van de temperatuur. Hieronder heb ik mijn berekeningen genoteerd.

STAP 6: Om af te ronden…
Leg in eigen woorden het principe van “Le Châtelier” uit. Baseer je hierbij op de simulatieproef die je daarjuist hebt uitgevoerd.
Het principe van Le Châtelier is dus een algemene regel die erop wijst dat als een factor, in dit geval de temperatuur, een chemische evenwichtsreactie beïnvloedt, het evenwicht zo zal verschuiven dat deze invloed zo klein mogelijk gehouden wordt. In dit experiment steeg de temperatuur, dus verschoof het evenwicht in endotherme zin. Zo werd de temperatuurstijging beperkt.

Begrijp je het nog niet helemaal? Bekijk dan zeker eens het onderstaande filmpje met een extra voorbeeld. Dit zal het zeker duidelijk maken