Verstoring van het chemisch evenwicht door temperatuursverandering

1.Onderzoeksvraag

Naar welke kant van de reactie verschuift het NO₂ / N₂O₄ evenwicht bij een temperatuursverandering ?

a. Materiaal + stoffen

• Salpeterzuur (c= 65 m/m%)
• Koperpoeder
• Water
• 2 proefbuisjes
• 2 bekerglazen van 250 ml
• Kookplaat/ bunsenbrander
• Bekerglas van 100 ml
• Pipet
• Rubberen stop voor op de proefbuis

b.Opstelling (foto)

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

Onder de trekkast:

• Voeg in een proefbuis een klein beetje koperpoeder toe
• Voeg aan dat proefbuisje een aantal druppels salpeterzuur toe
• Vang het gas op in een ander proefbuisje en zet de stop op het proefbuisje zodat het gas niet ontsnapt

Op de tafel:

• Maak met een beker een warmwaterbad door deze te plaatsen op een kookplaat
• Maak met een beker een koudwaterbad door de beker te vullen met water en ijsblokjes
• Steek de proefbuis met het gevangen gas in het warmwaterbad
• Laat de proefbuis hier 30 seconde staan
• Maak een foto van de proefbuis en voeg deze toe aan het document
• Steek diezelfde proefbuis daarna in het koudwaterbad
• Laat de proefbuis hier 30 seconde staan
• Maak een foto van de proefbuis en voeg deze toe aan het document

b.Waarneming en besluit (+ foto’s)

Het evenwichtsmengsel in de warme ampul is donkerder dan in de koude ampul. Dit komt omdat er in de warme ampul meer NO₂ aanwezig is dan in de koude ampul. Door de verwarmen is het evenwicht dus verschoven naar links, of de endo-energetische kant van de reactie.

Opnieuw afkoelen zorgt ervoor dat de exo-energetische kant of de rechterkant van de reactie wordt bevorderd. Het evenwichtsmengsel wordt terug lichter.

In dit experiment maak je gebruik van ampul gevuld met een NO₂ / N₂O₄ – evenwichtsmengsel.

2 NO₂  ⇌           N₂O₄        (ΔU < 0)
bruin                              kleurloos

Deze reactie verloopt volledig in de gasfase. Stikstofdioxide is een roodbruin gas, terwijl distikstoftetraoxide kleurloos is. Wanneer een vacuüm getrokken reactievat wordt gevuld met stikstofdioxide zal de initiële roodbruine kleur in intensiteit verminderen door dimerisatie tot distikstoftetraoxide. Echter, zelfs na lange tijd wachten zal het reactievat niet kleurloos worden. Dit is een formele indicatie dat er zowel stikstofdioxide als distikstoftetraoxide aanwezig zijn en dat de dimerisatiereactie niet volledig aflopend is. Er heeft zich dus een dynamisch evenwicht ingesteld tussen beide moleculaire speciës: het chemisch evenwicht.