4.5 Energie en reactiesnelheid

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Energie en reactiesnelheid

Aan het einde van de les....

• ... kun je het energiediagram van een endotherme en een exotherme reactie aflezen
• ... kun je in een energiediagram aangeven wat de activeringsenergie is
• ... kun je met het botsende deeltjesmodel de invloed van concentratie, temperatuur en verdelingsgraad verklaren

exotherm

Een reactie (of proces) is exotherm als er (energie) warmte vrijkomt.

voorbeeld: verbranden van hout.

voorbeeld fase overgang of oplossen in water

Exotherme reacties

• Exotherm: Er komt energie vrij
• De beginstoffen staan energie
  af aan de omgeving
• Chemische energie producten lager
  dan chemische energie beginstoffen

exotherm, de reactie producten hebben minder chemische energie.

Het verschil in energie komt vrij = reactie warmte.

Activeringsenergie is nodig om de reactie op gang te brengen.

endotherm

Een reactie of proces is endotherm als er warmte wordt opgenomen/ gebruikt wordt.

Deze voelt koud aan!

Endotherme reacties

• Endotherm: Er is energie nodig.

• Chemische energie producten hoger
  dan chemische energie beginstoffen

Exotherme en endotherme reacties

• Voor beide soort reacties is
  altijd energie nodig om te beginnen!
• Dat is de activeringsenergie
• Bij exotherme reacties is er genoeg
  energie om daarna zelf te verlopen

endotherm, de reactie producten hebben meer chemische energie.

Het verschil in energie is erin gestopt.

Activeringsenergie is nodig om de reactie op gang te brengen en op gang te houden. (zonder energie stopt de reactie meteen)

Energiediagram

• x-as : geen eenheid
• y-as : energie

• Beginstoffen
• Geactiveerde toestand
• Reactieproducten
• Reactie-energie

Activeringsenergie

Papier reageert met zuurstof. Toch gebeurt dat (gelukkig) niet spontaan. Er is actieveringsenergie voor nodig

Activeringsenergie

• Voor beide soort reacties is altijd
  energie nodig om te beginnen!
• Dat is de activeringsenergie.
• Geactiveerde toestand altijd hoogste
  energieniveau
• Bij exotherme reacties is er genoeg
  energie om daarna zelf te verlopen

Reactie-energie

• Reactie-energie is de energie die
  vrijkomt of opgenomen wordt bij een
  chemische reactie 
• Endotherm - energieniveau producten 
  hoger --> positieve reactie-energie
• Exotherm - energieniveau producten
  lager --> negatieve reactie-energie

Reactiesnelheid

Factoren die invloed hebben op reactiesnelheid:

• De soort stof
  
• Verdelingsgraad
  
• Concentratie
  
• Temperatuur
  
• Katalysator

Verklaren met 
botsende-deeltjesmodel

Het botsende-deeltjesmodel

• Deeltjes bewegen en deeltjes moeten met elkaar botsen om te reageren.
• Twee voorwaarden:
• De botsing moet hard genoeg zijn
• De botsing moet de juiste richting hebben
• Zo'n botsing heet een effectieve botsing

Het botsende-deeltjesmodel

• Deeltjes bewegen en deeltjes moeten met elkaar botsen om te reageren.
• Twee voorwaarden:
• De botsing moet hard genoeg zijn
• De botsing moet de juiste richting hebben
• Zo'n botsing heet een effectieve botsing

Het botsende-deeltjesmodel

• Als je wilt dat een reactie snel verloopt, moet je zorgen voor veel botsingen
• Hoe meer botsingen, hoe groter het aantal effectieve botsingen is!

Invloed van concentratie op de reactiesnelheid

• Grotere concentratie van deeltjes -> meer deeltjes
• Meer deeltjes -> meer botsingen 
• Meer botsingen -> meer effectieve botsingen
• Meer effectieve botsingen -> hogere reactiesnelheid. 

Invloed van verdelingsgraad op de reactiesnelheid

• Veel contactoppervlakte -> veel botsingen.
• Veel botsingen  -> effectieve botsingen.
• Veel effectieve botsingen    -> een hoge reactiesnelheid.

Invloed van temperatuur op de reactiesnelheid

• Hogere temperatuur -> bewegen deeltjes snelle
• -> meer  en hardere botsingen 
• meer effectieve botsingen -> hogere reactiesnelheid
• Vuistregel: Bij een temperatuursverhoging van 10 °C gaat de reactie twee keer zo snel.

Katalysator

Een katalysator is een hulpstof die een bepaalde reactie kan versnellen en bij lagere temperatuur mogelijk maakt.

De katalysator wordt niet verbruikt, maar is na afloop van de reactie over.

katalysator

Een katalysator is een hulpstof die een bepaalde reactie kan versnellen en bij lagere temperatuur mogelijk maakt.

De katalysator verlaagt de activeringsenergie.

een enzym is een katalysator in de natuur (biologisch)

Een katalysator blijft over na de reactie

Welke reacties verlopen
 endotherm?

1. A en C
2. B en D
3. A en D
4. B en C

Welke van de energie-diagrammen komt overeen met de verbranding van een moeilijk ontvlambare stof?

1. A
2. B
3. C
4. D

Bij gebruik van een katalysator gebeurt er het volgende:

1. Lijn A gaat omhoog
2. Punt B gaat omlaag
3. Lijn C gaat omhoog
4. Er verandert niets, de katalysator blijft over.

Je kunt nu....

• het energiediagram van een endotherme en een exotherme    reactie aflezen
• in een energiediagram aangeven wat de activeringsenergie    is
• met het botsende deeltjesmodel de invloed van       concentratie, temperatuur en verdelingsgraad verklaren