7.1 Likevekt og likevektskonstanten | Kjemi 1

Forstå kjemisk likevekt og hvordan likevektskonstanten beskriver reaksjoner.

55 min

15 oppgaver

Kjemisk likevektLikevektskonstanten KDynamisk likevektLikevektsuttrykk

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 15 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

5.2Konsentrasjon 6.3Reaksjonsfart

Brukes videre i

7.2Le Chateliers prinsipp 9.3Svake syrer og baser

Reversible reaksjonar

Dei fleste kjemiske reaksjonane vi har sett så langt har gått i éi retning:

$\text{Reaktantar} \rightarrow \text{Produkt}$

Men mange reaksjonar er reversible – dei kan gå i begge retningar:

$\text{Reaktantar} \rightleftharpoons \text{Produkt}$

Framoverreaksjonen: Reaktantar → Produkt
Bakoverreaksjonen: Produkt → Reaktantar

Eksempel: Danning av ammoniakk

$\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$

- Framover: Nitrogen og hydrogen reagerer til ammoniakk
- Bakover: Ammoniakk dekomponerer til nitrogen og hydrogen

Viktig: Symbolet $\rightleftharpoons$ tyder at reaksjonen går i begge retningar samtidig!

✏️Eksempel 1: Reversibel reaksjon

Skriv den reversible reaksjonen for danning av hydrogeniodid (HI) frå hydrogen (H₂) og jod (I₂).

Løysing:

Framoverreaksjon: H₂ + I₂ → 2 HI
Bakoverreaksjon: 2 HI → H₂ + I₂

Reversibel reaksjon:

$\text{H}_2(g) + \text{I}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{HI}(g)$

Dette tyder at både danning og nedbryting av HI skjer samtidig.

📝Oppgave 7-1

Reversible reaksjonar:

Kva tyder symbolet ⇌ i ein kjemisk reaksjon?

Skriv den reversible reaksjonen: 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃

Kva er framoverreaksjonen i b)?

Dynamisk likevekt

Når ein reversibel reaksjon går føre seg i eit lukka system, vil han til slutt nå likevekt.

Kva er kjemisk likevekt?

Kjemisk likevekt oppstår når:

1. Framoverfarten = Bakfarten
2. Konsentrasjonane av reaktantar og produkt er konstante
3. Både framover- og bakoverreaksjonen held fram å skje

Dette blir kalla dynamisk likevekt fordi reaksjonane held fram, men det er ingen netto endring.

Graf: Konsentrasjonar i likevekt

[Konsentrasjon]
  ↑
  │  [Reaktantar]
  │  ─────────────────────  (konstant)
  │
  │          [Produkt]
  │          ───────────────  (konstant)
  │
  │          ↑ Likevekt nådd
  │
  └────────────────────────────→ Tid

Viktig: I likevekt endrar IKKJE konsentrasjonane seg, men reaksjonane går framleis føre seg!

Graf: Reaksjonsfart i likevekt

Fart
  ↑
  │  Framoverfart
  │  ╲
  │   ╲
  │    ───────────────────  (konstant)
  │   ╱  Bakfart
  │  ╱
  │ ╱
  │          ↑ Likevekt nådd
  │
  └────────────────────────────→ Tid

Ved likevekt: $v_\text{frem} = v_\text{bak}$

✏️Eksempel 2: Dynamisk likevekt

For reaksjonen N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) er følgjande observert:

- Ved t = 0: [N₂O₄] = 1,0 M, [NO₂] = 0 M
- Ved likevekt: [N₂O₄] = 0,6 M, [NO₂] = 0,8 M

a) Kva skjedde med [N₂O₄]?
b) Er systemet i likevekt?

Løysing:

a) Endring i [N₂O₄]:
$\Delta[\text{N}_2\text{O}_4] = 0{,}6 - 1{,}0 = -0{,}4 \text{ M}$

Konsentrasjonen av N₂O₄ sokk med 0,4 M (dekomponerte til NO₂).

b) Likevekt:
Ved likevekt er konsentrasjonane konstante:
- [N₂O₄] = 0,6 M (konstant)
- [NO₂] = 0,8 M (konstant)

Ja, systemet er i dynamisk likevekt. Reaksjonane held fram, men framoverfart = bakfart.

📝Oppgave 7-2

Dynamisk likevekt:

Kva tyder "dynamisk" i dynamisk likevekt?

I likevekt: framoverfart = ?

Endrar konsentrasjonane seg i likevekt?

Likevektsuttrykk og likevektskonstanten K

For ein reversibel reaksjon:

$a\text{A} + b\text{B} \rightleftharpoons c\text{C} + d\text{D}$

kan vi setje opp likevektsuttrykket:

$K = \frac{[\text{C}]^c \cdot [\text{D}]^d}{[\text{A}]^a \cdot [\text{B}]^b}$

Viktige reglar

1. Produkt i teljar, reaktantar i nemnar
2. Konsentrasjonane blir opphøgde i koeffisientane frå den balanserte likninga
3. K er ein konstant ved gjeven temperatur
4. Reine faste stoff og væsker blir IKKJE inkluderte (berre gassar og løyste stoff)

Eksempel: Ammoniakksyntese

$\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$

$K = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2] \cdot [\text{H}_2]^3}$

Merk: NH₃ har koeffisient 2, så konsentrasjonen blir kvadrert. H₂ har koeffisient 3, så konsentrasjonen blir opphøgd i tredje.

✏️Eksempel 3: Likevektsuttrykk

Sett opp likevektsuttrykket for følgjande reaksjonar:

a) H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g)
b) 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g)
c) CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

Løysing:

a) H₂ + I₂ ⇌ 2 HI

$K = \frac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2] \cdot [\text{I}_2]}$

b) 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃

$K = \frac{[\text{SO}_3]^2}{[\text{SO}_2]^2 \cdot [\text{O}_2]}$

c) CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

$K = [\text{CO}_2]$

Merk: CaCO₃ og CaO er faste stoff og blir IKKJE inkluderte i K-uttrykket.

📝Oppgave 7-3

Sett opp likevektsuttrykk (K) for følgjande reaksjonar:

N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g)

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)

2 NO(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO₂(g)

Berekning av likevektskonstanten K

For å berekne K treng vi likevektskonsentrasjonane av alle stoff.

Framgangsmåte

1. Sett opp likevektsuttrykket K
2. Sett inn likevektskonsentrasjonane
3. Rekn ut K

Eksempel: Berekning av K

For H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g) er likevektskonsentrasjonane:
- [H₂] = 0,20 M
- [I₂] = 0,20 M
- [HI] = 1,60 M

$K = \frac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2] \cdot [\text{I}_2]} = \frac{(1{,}60)^2}{(0{,}20) \cdot (0{,}20)} = \frac{2{,}56}{0{,}04} = 64$

Viktig: K har inga eining når talet på partiklar i teljar = nemnar.

✏️Eksempel 4: Berekning av K

For reaksjonen N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) er likevektskonsentrasjonane:
- [N₂O₄] = 0,50 M
- [NO₂] = 0,40 M

Berekn K.

Løysing:

Trinn 1: Sett opp likevektsuttrykket

$K = \frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}$

Trinn 2: Sett inn likevektskonsentrasjonane

$K = \frac{(0{,}40)^2}{0{,}50}$

Trinn 3: Rekn ut

$K = \frac{0{,}16}{0{,}50} = 0{,}32$

Svar: K = 0,32 (ved gjeven temperatur)

📝Oppgave 7-4

Berekn likevektskonstanten K:

H₂ + I₂ ⇌ 2 HI. Ved likevekt: [H₂] = 0,10 M, [I₂] = 0,10 M, [HI] = 0,80 M.

PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂. Ved likevekt: [PCl₅] = 0,20 M, [PCl₃] = 0,10 M, [Cl₂] = 0,10 M.

2 NO₂ ⇌ N₂O₄. Ved likevekt: [NO₂] = 0,60 M, [N₂O₄] = 0,90 M.

Tolking av K-verdiar

Likevektskonstanten K fortel oss kvar likevekta ligg:

K >> 1 (K mykje større enn 1)

- Mange produkt, få reaktantar ved likevekt
- Likevekta ligg langt til høgre
- Reaksjonen går nesten fullstendig framover

Eksempel: K = 1000 → Mykje produkt

K << 1 (K mykje mindre enn 1)

- Få produkt, mange reaktantar ved likevekt
- Likevekta ligg langt til venstre
- Reaksjonen går svært lite framover

Eksempel: K = 0,001 → Lite produkt

K ≈ 1

- Om lag like mykje reaktantar og produkt
- Likevekta ligg midt i

Oppsummering

K-verdi	Likevektsblandinga inneheld	Posisjonen til likevekta
K >> 1	Mest produkt	Høgre (framover)
K ≈ 1	Om lag likt	Midt i
K << 1	Mest reaktantar	Venstre (bakover)

Viktig: K fortel IKKJE kor raskt likevekt blir nådd, berre kvar likevekta ligg!

✏️Eksempel 5: Tolking av K

For følgjande reaksjonar, kva fortel K-verdien om likevekta?

a) N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃, K = 0,0001 (ved 500°C)
b) H₂ + I₂ ⇌ 2 HI, K = 50 (ved 450°C)

Løysing:

a) K = 0,0001 << 1

K er mykje mindre enn 1.
- Likevekta ligg langt til venstre
- Ved likevekt er det mest N₂ og H₂, lite NH₃
- Ammoniakkproduksjonen er låg ved 500°C

b) K = 50 >> 1

K er mykje større enn 1.
- Likevekta ligg langt til høgre
- Ved likevekt er det mest HI, lite H₂ og I₂
- Reaksjonen går nesten fullstendig framover

Svar:
- a) Lite produkt (NH₃), mest reaktantar
- b) Mykje produkt (HI), få reaktantar

📝Oppgave 7-5

Tolking av K-verdiar:

K = 0,00001. Inneheld likevektsblandinga mest reaktantar eller produkt?

K = 5000. Kvar ligg likevekta?

K = 1,2. Kva kan vi seie om blandinga?

Kc og Kp

Det finst to typar likevektskonstantar:

Kc (konsentrasjonslikevekt)

Bruker konsentrasjonar (mol/L eller M):

$K_c = \frac{[\text{Produkt}]}{[\text{Reaktantar}]}$

Blir brukt for: Løysingar og gassreaksjonar (med konsentrasjon)

Kp (trykklikevekt)

Bruker partialtrykk (atm, bar, Pa):

$K_p = \frac{P_\text{produkt}}{P_\text{reaktantar}}$

Blir brukt for: Gassreaksjonar (med trykk)

Samanheng mellom Kc og Kp

For gassreaksjonar gjeld:

$K_p = K_c(RT)^{\Delta n}$

kor:
- R = gasskonstanten (0,0821 L·atm/(mol·K))
- T = temperatur i Kelvin
- Δn = (mol gassprodukt) − (mol gassreaktant)

Når er Kp = Kc?

Når Δn = 0 (like mange gassmolekyl på kvar side), då er Kp = Kc.

Eksempel: H₂ + I₂ ⇌ 2 HI
- Reaktantar: 1 + 1 = 2 mol gass
- Produkt: 2 mol gass
- Δn = 2 − 2 = 0
- Kp = Kc

✏️Eksempel 6: Kc og Kp

For reaksjonen N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g):

a) Kva er Δn?
b) Er Kp = Kc?

Løysing:

a) Berekn Δn:

Reaktantar: 1 mol N₂ + 3 mol H₂ = 4 mol gass
Produkt: 2 mol NH₃

$\Delta n = 2 - 4 = -2$

b) Er Kp = Kc?

Sidan Δn ≠ 0, er Kp ≠ Kc.

Samanhengen er:
$K_p = K_c(RT)^{-2}$

Svar:
- a) Δn = −2
- b) Nei, Kp ≠ Kc (fordi Δn ≠ 0)

📝Oppgave 7-6

Kc og Kp:

Kva måler Kc?

Kva måler Kp?

For H₂ + I₂ ⇌ 2 HI: Er Δn = 0?

Er Kp = Kc for H₂ + I₂ ⇌ 2 HI?

📝Oppgave 7-7

For reaksjonen 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g):

Sett opp likevektsuttrykket K.

Ved likevekt: [SO₂] = 0,20 M, [O₂] = 0,10 M, [SO₃] = 0,80 M. Berekn K.

Kva fortel K = 160 om likevekta?

📝Oppgave 7-8

For reaksjonen PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g):

Sett opp likevektsuttrykket.

Ved likevekt: [PCl₅] = 0,40 M, [PCl₃] = 0,20 M, [Cl₂] = 0,20 M. Berekn K.

Kva er Δn for denne reaksjonen?

Er Kp = Kc for denne reaksjonen?

📝Oppgave 7-9

Sant eller usant?

I dynamisk likevekt stoppar reaksjonane.

K er konstant ved gjeven temperatur.

K >> 1 tyder at det er mest reaktantar.

Reine faste stoff blir inkluderte i K-uttrykket.

📝Oppgave 7-10

For reaksjonen N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g) ved 100°C er K = 0,36.

Dersom [N₂O₄] = 1,0 M ved likevekt, kva er [NO₂]?

Kva fortel K = 0,36 om likevekta?

📝Oppgave 7-11

Kva av desse stoffa blir inkluderte i K-uttrykket?

O₂(g)

NaCl(s)

H₂O(l)

NH₃(aq)

📝Oppgave 7-12

For reaksjonen CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g):

Sett opp K.

Kva er Δn?

Er Kp = Kc?

📝Oppgave 7-13

For reaksjonen 2 NO(g) + Br₂(g) ⇌ 2 NOBr(g):

Sett opp K.

Ved likevekt: [NO] = 0,10 M, [Br₂] = 0,05 M, [NOBr] = 0,40 M. Berekn K.

Ligg likevekta til høgre eller venstre?

📝Oppgave 7-14

Definisjonar og omgrep:

Kva tyder reversibel reaksjon?

Kva er dynamisk likevekt?

Kva måler likevektskonstanten K?

📝Oppgave 7-15

For reaksjonen H₂(g) + CO₂(g) ⇌ H₂O(g) + CO(g) er K = 1,0 ved 1000 K.

Dersom [H₂] = [CO₂] = 0,50 M ved likevekt, kva kan vi seie om [H₂O] og [CO]?

Kva tyder K = 1,0 for denne reaksjonen?

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.