Leerdoel
- Bereken het reactiequotiënt, Q, en gebruik deze om te voorspellen of een reactie in voorwaartse of tegenwaartse richting verloopt
Kernpunten
- Net als de evenwichtsconstante, Keq, is het reactiequotiënt een functie van de activiteiten en/of concentraties van reactanten en producten.
- Het reactiequotiënt kan worden gebruikt om te bepalen in welke richting een reactie zal verlopen. Als Q = Keq, is de reactie in evenwicht. Als Q < Keq, zal de reactie in de richting van de producten gaan om een evenwicht te bereiken. Als Q > Keq, zal de reactie zich in de richting van de reactanten bewegen om een evenwicht te bereiken.
- Tijdens de reactie veranderen de concentraties van de soorten, en daarmee het reactiequotiënt. Uiteindelijk worden de concentraties constant; op dat moment is de reactie in evenwicht.
Termen
- reactiequotiëntEen maat voor de activiteiten of concentraties van de chemische species die op een bepaald moment bij een chemische reactie betrokken zijn.
- evenwichtsconstanteEen numerieke waarde die wordt afgeleid uit de verhouding tussen de concentraties van producten en reactanten bij evenwicht.
- evenwichtDe toestand van een reactie waarin de snelheden van de voor- en omgekeerde reacties gelijk zijn.
Het reactiequotiënt, Q, is een maat voor de relatieve hoeveelheden reactanten en producten tijdens een chemische reactie op een bepaald tijdstip. Door de waarde van Q te vergelijken met de evenwichtsconstante, Keq, voor de reactie, kunnen we bepalen of de voorwaartse reactie of de omgekeerde reactie zal worden bevoordeeld. Neem de volgende algemene vergelijking:
aA + bB cC + dD
Het reactiequotiënt, Q, heeft de volgende vorm:
Q = \frac{^{c}^{d}}{^{a}^{b}}
Merk op dat het reactiequotiënt precies dezelfde vorm heeft als de evenwichtsconstante, en een functie is van de concentraties en/of activiteiten van de reactanten en de producten. Het verschil is dat Q van toepassing is wanneer de reactie zich in niet-evenwichtsomstandigheden bevindt, en dat de waarde dus kan variëren. Net als de evenwichtsconstante kan het reactiequotiënt een functie zijn van activiteiten of concentraties.
Het reactiequotiënt kan worden gebruikt om te bepalen of een reactie onder gespecificeerde omstandigheden spontaan in voorwaartse of in tegenwaartse richting zal verlopen. Uit deze definitie van het reactiequotiënt kunnen drie eigenschappen worden afgeleid:
- Als Q = Keq, is de reactie in evenwicht.
- Als Q < Keq, zal de reactie naar rechts bewegen (in voorwaartse richting) om evenwicht te bereiken.
- Als Q > Keq, zal de reactie naar links bewegen (in omgekeerde richting) om een evenwicht te bereiken.
Tijdens het verloop van de reactie, ervan uitgaande dat er geen energiebarrière is, veranderen de concentraties van de soorten, en dus het reactiequotiënt. Uiteindelijk worden de concentraties constant; op dat moment is de reactie in evenwicht. De evenwichtsconstante, Keq, kan als volgt worden uitgedrukt:
{K}_{eq}=lim_{t}{Q(t)}
Uit deze uitdrukking blijkt dat Q uiteindelijk gelijk zal worden aan Keq, gegeven een oneindige hoeveelheid tijd. De meeste reacties zullen echter in het algemeen in een eindige tijd een evenwicht bereiken.