§5.3 Rekenen aan reactiesnelheid

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

§5.3 Reactiesnelheid (rekenen)

wat weet je nog?

In de vorige les zijn de 5 factoren besproken die invloed hebben op de reactiesnelheid. Drie van deze factoren kun je op microniveau verklaren met het botsende deeltjes model.

Wat is een effectieve botsing?

1. Een botsing van deeltjes waarbij geen reactie plaats vindt.
2. Elke botsing van deeltjes.
3. Een botsing van deeltjes die een reactie laat plaatsvinden.
4. Een botsing van deeltjes waarbij de kern splijt.

Welk van de vijf methoden om reactiesnelheid te beïnvloeden kan worden verklaard met het botsende deeltjes model?

1. Verdelingsgraad en katalysator
2. Soort stof, concentratie en temperatuur
3. Alle vijf de methodes kunnen worden verklaard met het botsende deeltjesmodel
4. Verdelingsgraad, concentratie en temperatuur

Vaak is een reactie aan het begin sneller dan aan het einde, hoe kan dit?

1. De katalysatorconcentratie is aan het begin hoger dan aan het einde van de reactie
2. De verdelingsgraad is aan het begin hoger dan aan het einde van de reactie
3. De temperatuur is aan het begin hoger dan aan het einde van de reactie
4. De concentratie reagerende stoffen is aan het begin hoger dan aan het einde van de reactie.

Twee identieke reacties worden uitgevoerd. Reactie 1 bij 50°C en reactie 2 bij 60°C. Leg uit aan de hand van het botsende deeltjes model welke reactie sneller verloopt.

1. Reactie 2 heeft een hogere temperatuur, dus sneller bewegende deeltjes, dus hardere botsingen, dus meer effectieve botsingen,per seconde dus een hogere reactiesnelheid.
2. Reactie 2 heeft een hogere temperatuur, dus meer deeltjes, dus hardere botsingen, dus meer effectieve botsingen per seconde, dus een hogere reactiesnelheid.
3. Reactie 1 heeft een lagere temperatuur, dus sneller bewegende deeltjes, dus hardere botsingen, dus meer effectieve botsingen per seconde, dus een hogere reactiesnelheid.
4. Reactie 1 heeft een lagere temperatuur, dus meer deeltjes, dus hardere botsingen, dus meer effectieve botsingen per seconde, dus een hogere reactiesnelheid.

Als een stof fijner is verdeeld, neemt de reactiesnelheid toe omdat

1. er meer deeltjes zijn, waardoor er meer effectieve botsingen per seconde zijn
2. de deeltjes sneller kunnen bewegen, waardoor er meer effectieve botsingen per seconde zijn
3. de deeltjes een groter contactoppervlak hebben, waardoor er meer effectieve botsingen per seconde zijn
4. er een groter contactoppervlak is, waardoor de kans op een botsing toeneemt

Lesdoelen

• Je kunt snel uit een diagram de reactiesnelheid halen.
• Je kunt snel de reactiesnelheid berekenen

reactiesnelheid berekenen

Bij een experiment kun je meten hoe de concentratie van een stof verandert in de tijd. Uit deze diagrammen kun je de reactiesnelheid op één bepaald tijdstip of de gemiddelde reactiesnelheid van de gehele reactie berekenen

Eenheid (gebruik Binas tabel 38)

De reactiesnelheid wordt uitgedrukt als

"het aantal mol stof dat per Liter in 1 seconde verdwijnt"

en heeft als eenheid "mol per Liter per seconde":

molL​−1​​s​−1​​

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.

grafiek

Als je in een grafiek de verandering van de concentratie (y-as) uitzet tegen de tijd (x-as), dan is de helling van de grafiek gelijk aan de reactiesnelheid

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

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

Wat is de werking van stof X?

1. Reactiemengsel afkoelen
2. Werkt als katalysator
3. Levert ook zuurstof
4. Verbruikt zuurstof

Hoe steiler de helling van de grafiek, des te ........

1. groter is de reactiesnelheid
2. kleiner is de reactiesnelheid

De betekenis van [ ... ]

• als je in één liter water 1,5 mol C₆H₁₂O₆ oplost
• dan is de concentratie van deze glucose-oplossing 1,5 mol / L 

•  in formule-taal genoteerd:     [C₆H₁₂O₆] = 1,5 mol / L

Reactiesnelheid berekenen uit een grafiek

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 1:

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 2:

De reactiesnelheid kan op verschillende manieren worden gevraagd. Hier zie je manier 3:

We bekijken de berekening aan de hand van de vorming van ammoniak uit waterstof en stikstof

VOORBEELD

eerlijk vergelijken

Een reactie verloopt maar met één snelheid. Maar in de grafiek hiernaast zie je dat de grafiek voor elke stof een andere helling heeft. Dat komt door de molverhouding waarin de stoffen reageren: waterstof verdwijnt 3x zo snel als ammoniak ontstaat.

Daarom moet je bij het berekenen van de reactiesnelheid rekening houden met de molverhouding. Je berekent de snelheid per 1 mol stof.   Je deelt dus door de coëfficiënt.           

VOORBEELD

3. Gemiddelde reactiesnelheid

De vorming van HI (g) uit de niet-ontleedbare gasvormige stoffen H₂ en I₂.

Gegevens:  V = 5,0 L;       t = 80 sec;       n_(HI)t80 =7,0 mol HI

1. H₂ (g) + I₂ (g) --> 2 HI (g)
2. s_{gem:  7,0/2 mol H2-gas} = ∆n/∆t = 3,5/80 = 4,375^.10^-2 mol/sec

mol. L^-1.s^-1  =>

​L.s​​mol​​

Reactiesnelheid bepalen

a. Bereken de reactiesnelheid tussen 0 en 80 minuten.

 

reactiesnelheid= 100 mL / 80 min

= 1,25 mL / min

= 1,25/60 =0,021 mL / s

Reactiesnelheid berekenen

• Gemiddelde reactiesnelheid
• Naast mL s^-1 kom je ook mol s^-1 en mol L^-1 s^-1 vaak tegen.
   (welke eenheid is afhankelijk van de situatie)  

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 waarmee stof A wordt omgezet.

t = 8,40 min * 60 = 504 s

[A] = 0,200-0,166=0,034 M      

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

Voorbeeld: Mg + 2 H⁺ -> Mg²⁺ + H₂

Bereken de gemiddelde reactiesnelheid tussen 10 en 20 seconden voor het ontstaan van H₂. Geef je antwoord in mL s^-1.

V= 67 - 42 = 25 mL

t = 20 - 10 = 10 s

s = 25 mL / 10 s = 2,5 mL s^-1