6.1+6.2 Reactiesnelheid

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

5.3+5.4 Reactiesnelheid

Lesdoelen

• Je leert welke 3 factoren nodig zijn voor een effectieve botsing en dus tot een reactie leiden.

• Je leert welke 5 factoren invloed hebben om de reactiesnelheid 
• Je leert om de reactiesnelheid te berekenen en dit in een diagram weer te geven.

Deze les

• Uitleg + filmpje
• Oefenopgave reactiesnelheid berekenen

Een kopje thee

Waarom kun je wel thee zetten met heet water, maar niet met koud water?

Filmpje botsende deeltjesmodel

Let goed op tijdens het filmpje en beantwoord de vraag:

1. Wat is nodig voor een effectieve botsing, dus een reactie?
   

Dus wat is nodig voor een effectieve botsing (3 factoren)?

Voor een effectieve botsing:

• Moeten de deeltjes in de gelegenheid zijn om tegen elkaar te botsen;
• Moet de totale energie van de stoffen voldoende hoog zijn;
• Moet de ruimtelijke oriëntatie van de deeltjes juist zijn.

Welke factoren hebben invloed op de reactiesnelheid?

Filmpje botsende deeltjesmodel

Let goed op tijdens het filmpje en beantwoord de vraag:

2. Hoe kun je een reactie versnellen?

Welke factoren hebben invloed op de reactiesnelheid?

Factoren die invloed hebben op de reactiesnelheid 

• Soort stof
• Concentratie (volume, druk): meer deeltjes in ruimte om te botsen


• Temperatuur: deeltjes hebben grotere snelheid
• Verdelingsgraad: deeltjes hebben groter contactoppervlak 
• Aanwezigheid katalysator: deeltjes komen gedwongen bij elkaar

Demo melkpoeder

Reactiesnelheid berekenen

• Gemiddelde reactiesnelheid
• Uitgedrukt in mol per liter per seconde (mol L-1 s-1)
  

• Snelheid s = molariteit (mol/L) / tijd (s)

Reactiesnelheid berekenen

• Benoem bij de reactiesnelheid vanuit welke stof je beredeneert OF corrigeer met de coëfficiënten. 
• Voorbeeld op volgende slide.

Voorbeeld: 2 A (g) -> B (g)

Gegevens: [A] daalt in 8,40 minuten van 0,200 M naar 0,166 M.

Bereken de gemiddelde reactiesnelheid.

t = 8,40 min * 60 = 504 s

[A] = 0,200-0,166=0,034 M      [B]=0,034/2=0,017 M

s (A)= 0,034 M / 504 s = 6,8 mol A L^-1 s^-1 

s (B) = 0,017 M / 504 s = 3,4 mol B L^-1 s^-1

OF s=6,8/2=3,4 mol L^-1 s^-1 (maakt niet uit of je reactiesnelheid voor A of B geeft als je deelt door de coëfficiënt uit de reactievergelijking).

Reactiesnelheid 

Voorbeeld: 2 NH3 --> N2 + 3 H2

• Begin reactie 0 mmol H2
• Lijn q geeft mmol H2 aan op einde reactie.
• Reactiesnelheid begint hoog, neemt af in de tijd. Bij q is reactiesnelheid 0.

Voorbeeld: Mg + 2 H⁺ -> Mg²⁺ + H₂

Bereken de gemiddelde reactiesnelheid tussen 10 en 20 seconden in mol H₂ per seconde (T=298 K, p=p₀).

Op tijdstip t is de reactie klaar. Welk diagram geeft de juiste weergave?

Wat is de werking van stof X?

1. koelde het reactiemengsel af
   
2. werkte als katalysator
   
3. leverde ook zuurstof
   
4. verbruikte de gevormde zuurstof
   

Oefenen met reactiesnelheid

zie werkblad

Opstelling en reactievergelijking

Voorbeeldopdracht

Bereken de gemiddelde reactiesnelheid tussen 10 en 20 seconden in mol s-1 (volume gas 24,0 dm3 per mol)

Antwoord vraag f

Aan de slag

• Maken vragen 5, 13, 15, 17, 20 
  

Snelheidsvergelijking

• Uit experimenten kun je bepalen van welke concentraties de reactiesnelheid afhangt.
  
• Dit geef je weer in een snelheidsvergelijking.
• Reactiesnelheid recht evenredig verband met stof A: s = k * [A]
• k = constante

Voorbeeld: 2 ICl + H2 -> I2 + 2 HCl

• Wat is het verband tussen de concentratie en de reactiesnelheid? 

Voorbeeld: 2 ICl + H2 -> I2 + 2 HCl

• Verdubbeling [ICl] geeft verdubbeling van s (proef 1+2).
• Halvering [H2] geeft halvering van s (proef 1+3)
• Recht evenredig verband tussen snelheid en beide beginconcentraties.
• s = k * [ICl] * [H2]

Opdracht 1

Geef in een formule de relatie tussen reactiesnelheid s en de concentraties van de verschillende ionen

5Br​−​​+(BrO​3​​)​−​​+6H​+​​→3Br​2​​+3H​2​​O

Uitleg bij opdracht 1

• Verdubbeling [Br-] geeft halvering tijd, lineair verband (proef 1+2).
• Verdubbeling [BrO3-] geeft halvering tijd, lineair verband (proef 1+3).
• Verdubbeling [H+] geeft 4x minder tijd, kwadratisch verband (proef 1+4).
• s=k*[Br-]*[BrO3-]*[H+]2

Opdracht 2 (1/3)

Men heeft onderzocht hoe de snelheid van de reactie tussen bromide en bromaat in zuur milieu afhangt van de concentraties van de reagerende deeltjes. De reactievergelijking is als volgt: (reactie 1)

5Br​−​​+(BrO​3​​)​−​​+6H​+​​→3Br​2​​+3H​2​​O

Opdracht 2 (1/2)

 (reactie 1)

Om de reactiesnelheid van reactie 1 te meten, wordt een geringe hoeveelheid fenol toegevoegd. Dit fenol reageert onmiddellijk met het in reactie 1 gevormde broom volgens: 

(reactie 2)

De tijd, t, die verstrijkt vanaf het begin van reactie 1 tot alle fenol is omgezet, is een maat voor de reactiesnelheid.

5Br​−​​+(BrO​3​​)​−​​+6H​+​​→3Br​2​​+3H​2​​O

Br​2​​+C​6​​H​5​​OH→BrC​6​​H​4​​OH+H​+​​+Br​−​​

Opdracht 2 (2/2)

reactie 1

reactie 2

• gemeten tijd: 43 sec ; fenol is 
• Bij het begin van iedere proef was de fenolconcentratie:        0,0060 mol L-1.

• Hoe groot was de gemiddelde reactiesnelheid, uitgedrukt in de afname van de [BrO₃^–] per seconde in proef 1?
  

5Br​−​​+(BrO​3​​)​−​​+6H​+​​→3Br​2​​+3H​2​​O

Br​2​​+C​6​​H​5​​OH→BrC​6​​H​4​​OH+H​+​​+Br​−​​

C​6​​H​5​​OH

Uitleg opdracht 2

Reactie 1

Reactie 2

0,0060 mol fenol reageert met 0,0060 mol broom en dat is gevormd uit 0,0020 mol BrO₃^–. 

In 43 seconden is dus de [BrO₃^–] afgenomen met 0,0020 mol L–1 .

De gemiddelde reactiesnelheid was dus: 

0,0020 (mol/L) / 43 (s) = 4,7.10^-5 mol L^-1 s^-1.

5Br​−​​+(BrO​3​​)​−​​+6H​+​​→3Br​2​​+3H​2​​O

Br​2​​+C​6​​H​5​​OH→BrC​6​​H​4​​OH+H​+​​+Br​−​​

Opdracht 3

2ICl(g)+H​2​​(g)→I​2​​(g)+2HCl

De formule voor de reactiesnelheid kan worden weergegeven met 

Hierin is k de reactiesnelheidsconstante. Hoe groot zijn x en y?

s=k⋅[ICl]​x​​⋅[H​2​​]​y​​

Uitleg opdacht 3

Aan de slag

• Maken vragen 5, 6, 9, 11, 13, 15, 17, 20