Basiskennis chemie 5/Evenwichten zilverchromaat

Zilverchromaat

De volgende stof waar ja naar gaat kijken is zilverchromaat. In de paragraaf over het oplosbaarheidsproduct van zilverchloride ben je de stof al tegengekomen als indicator. Voor zilverchromaat geldt de volgende reactievergelijking bij het oplossen:

{\ce {Ag2CrO4_{(s)}\ \longrightarrow \ 2Ag_{(aq)}^{+}\ +\ CrO4_{(aq)}^{2-}}}

Reactie 1

Oplosvergelijking

De terugreactie kan genoteerd worden als:

{\ce {2Ag_{(aq)}^{+}\ +\ CrO4_{(aq)}^{2-}\ \longrightarrow \ Ag2CrO4_{(s)}}}

reactie 2

De oplosreactie lijkt erg op die van zilverchloride. Het gaat misschien iets langzamer omdat je op drie deeltjes moet wachten die in oplossing gaan, maar dat is dat.

Het vormen van zlverchromaat uit twee zilver-ionen en een chromaation is een ander verhaal. Zilverchromaat is een slecht oplosbaar zout. Er zijn dus relatief weinig ionen in de oplossing aanwezig. De kans dat er drie ionen precies op het zelfde moment op precies de juiste manier bij elkaar komen is wel heel erg klein. Veel waarschijnlijker is het dat een zilver- en een chromaat-ion elkaar tegenkomen. De reactievergelijking is:

{\ce {Ag_{(aq)}^{+}\ +\ CrO4_{(aq)}^{-}\ \longrightarrow \ AgCrO4_{(aq)}^{-}}}

Reactie 3

Zilverchromaat

Er kunnen nu twee dingen gebeuren:

1: Het ion valt weer uit elkaar:

{\ce {AgCrO4_{(aq)}^{-}\ \longrightarrow \ Ag_{(aq)}^{+}\ +\ CrO4_{(aq)}^{2-}}}

Reactie 4

2: of het ion komt een tweede zilverion tegen en reageert daarmee tot zilverchromaat:

{\ce {AgCrO4_{(aq)}^{-}\ +\ Ag_{(aq)}^{+}\ \longrightarrow \ Ag2CrO4_{(s)}}}

Reactie 5

Reactie 3 en 4 vormen samen een evenwichtsreactie:

{\ce {AgCrO4_{(aq)}^{-}\ _{\longrightarrow }^{\longleftarrow }\ Ag_{(aq)}^{+}\ +\ CrO4_{(aq)}^{2-}}}

Reactie 6

Dit evenwicht lijkt heel erg op dat van een opgelost zuur dat een proton afstaat:

	Zuur-base	zilverchromaat
Reactie	${\ce {HZ_{(aq)}\ _{\longrightarrow }^{\longleftarrow }\ H_{(aq)}^{+}\ +\ Z_{(aq)}^{-}}}$	${\ce {AgCrO4_{(aq)}^{-}\ _{\longrightarrow }^{\longleftarrow }\ Ag_{(aq)}^{+}\ +\ CrO4_{(aq)}^{2-}}}$
Evenwichtsconstante	${\ce {K_{z}\ =\ {\frac {[H^{+}]\times [Z^{-}]}{HZ}}}}$	${\ce {K6\ =\ {\frac {[Ag_{(aq)}^{+}]\times [CrO4_{(aq)}^{2-}]}{[AgCrO4_{(aq)}^{-}]}}}}$

Op dezelfde manier als reactie 2 in twee stappen geschreven kan worden geldt dat ook voor reactie 1. De eerste stap is dan:

{\ce {AgCrO4_{(s)}\ \longrightarrow \ Ag_{(aq)}^{+}\ +\ AgCrO4_{(aq)}^{-}}}

Reactie 7

Reactie 7 vormt samen met reactie 5 ook weer een evenwichtsreactie:

{\ce {AgCrO4_{(s)}\ _{\longrightarrow }^{\longleftarrow }\ Ag_{(aq)}^{+}\ +\ AgCrO4_{(aq)}^{-}}}

Reactie 8

Het evenwicht van reactie 8 lijkt heel erg op het evenwicht van zilverchloride: een vaste stof die uit elkaar valt in een positief en een negatief geladen ion. Voor deze reactie kun je ook een evenwichtsconstante noteren die erg lijkt op die voor zilverchloride:

{\ce {K8\ =\ {\frac {[Ag_{(aq)}^{+}]\times [AgCrO4_{(aq)}^{-}]}{[Ag2CrO4_{(s)}]}}}}

Verg. 1

Vergelijk je nu de vergelijking voor K₆ (In de tabel bij reactie 6, onderste rij, rechter kolom) en die voor K₈. Dit lijken twee vergelijkingen die weinig met elkaar te maken hebben. Maar ze hebben wel een vreemde component gemeenschappelijk:

{\ce {AgCrO4^{-}_{(aq)}}}

. Nu is belangrijk je te realiseren dat alles zich in dezelfde oplossing afspeelt. In dezelfde oplossing kan maar een concentratie van een stof zijn. De concentratie van

{\ce {AgCrO4^{-}_{(aq)}}}

die in de vergelijking voor K₆ een rol speelt is dezelfde als die in de vergelijking voor K₈ gebruikt wordt. Als je de twee vergelijkingen zo ombouwt dat ze alletwee die concentratie uitrekenen dan moet de uitkomst gelijk zijn. Het ombouwen levert voor K₆:

{\ce {[AgCrO4_{(aq)}^{-}]\ =\ {\frac {[Ag_{(aq)}^{+}]\times [CrO4_{(aq)}^{2-}]}{K6}}}}

Verg. 2

en voor K₈

{\ce {{\frac {K8\times [Ag2CrO4_{(s)}]}{[Ag_{(aq)}^{+}]}}\ =\ [AgCrO4_{(aq)}^{-}]}}

Verg. 3

Combineren van vergelijking 2 en 3, en meteen

{\ce {[AgCrO4^{-}_{(aq)}]}}

verwijderen, levert nu:

{\ce {{\frac {K8\times [Ag2CrO4_{(s)}]}{[Ag_{(aq)}^{+}]}}\ =\ {\frac {[Ag_{(aq)}^{+}]\times [CrO4_{(aq)}^{2-}]}{K6}}}}

Verg. 4

Net als eerder bij zilverchloride en het zuurbase-evenwicht ga je nu de constanten aan de ene kant van het gelijkteken verzamelen en de concentraties aan de andere kant. Dit resulteert in de volgende vergelijking:

{\ce {K8\times K6\ =\ {\frac {[Ag_{(aq)}^{+}]\times [Ag_{(aq)}^{+}]\times [CrO4_{(aq)}^{2-}]}{[Ag2CrO4_{(s)}]}}}}

Verg. 5

In vergelijking 5 zie je nu twee dingen:

Links staan twee constanten die met elkaar vermenigvuldigd moeten worden. Dat levert natuurlijk elke keer het zelfde getal op. Dat is een constante die hoort bij de stof zilverchromaat als die in water oplost. Deze konstante wordt als K_s genoteerd.
Als tweede zie je dat de zilverconcentratie nu met zichzelf vermenigvuldigd moet worden, gekwadrateerd.

Schrijf je tenslotte de vergelijking op de normale wiskundige manier op, dus zonder tekens voor vermenigvuldigen dan wordt de vergelijking ten slotte:

{\ce {K_s \ = \ {\frac {[Ag^{+}_{(aq)}]^{2}[CrO4^{2-}_{(aq)}]}{[Ag2CrO4_{(s)}]}}}}

Verg. 6