deeltjes en botsingen

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

Botsende deeltjes en chemisch evenwicht

Hoe dan?

Alle omstandigheden voor jouw experiment zijn ideaal: 

- de temperatuur klopt

- de druk is perfect 

- je 2 reactiestoffen zijn 100% zuiver

- je voorbereiding is top

Na de reactie bereken je dat het redement:  60%!

Hoe kan dat nou?

Botsende-deeltjes model

Ineffectieve botsing:

Er vindt géén reactie plaats

Effectieve botsing:

Er vindt wel een reactie plaats

Waar hangt het aantal effectieve botsingen vanaf?

Concentratie

Temperatuur (Niet iedereen beweegt even snel) 

Verdelingsgraad (welk oppervlak is groter?)

Reactiemengsel en DHCS

Hoe hoger de concentratie hoe groter de kans dat de deeltjes elkaar raken. NOTE: alleen wanneer de deeltjes voldoende energie hebben zal er een effectieve botsing plaatsvinden

De tempertuur van een stof wordt bepaald door de beweging van de deeltjes. Hoe warmer hoe sneller de deeltjes bewegen. Hierdoor is de kans dat als de deeltjes botsen deze ook effectief zijn

De verdelingsgraad bepaalt ook de reactiesnelheid. Hoe fijner de deeltjes van een bepaald gewicht aan stof hoe groter het oppervlak en daarmee hoe groter het reactieoppervlak

Aflopende reacties

CH4 (g) + 2 O2 (g) ⟶ CO2 (g) + 2 H2O (g)

Chemische reacties

Aflopende reacties

CH4 (g) + 2 O2 (g) ⟶ CO2 (g) + 2 H2O (g)

Omkeerbare reacties

Sommige reacties kunnen heen en terug: De reactieproducten kunnen weer terug reageren tot de beginstof

N2 (g) + 3 H2 (g) ⟶ 2 NH3 (g) 

2 NH3 (g)  ⟶ N2 (g) + 3 H2 (g)

Chemische reacties

Het chemisch evenwicht

Voorwaarden:

• De chemische reactie is omkeerbaar
  
• De omkeerbare reacties vinden plaats in 1 afgesloten reactievat
  

Na een tijdje verandert er op macro-niveau niets meer: we hebben een dynamisch evenwicht

Dit is net als de rij bij de kassa: 

de rij is evenlang maar de mensen veranderen

Op micro-niveau verandert er dus wel wat!

Wat is het verschil tussen micro en macro niveau

Hoe ziet dat eruit?

Het evenwicht in beeld

2 NO2  ⇄ N2O4

• S1 geeft snelheid van de heengaande reactie weer.
  
• S2 geeft snelheid van de teruggaande reactie weer.
  
• Op t2 is het evenwicht ingesteld. Dit noemen we de insteltijd (tev).
  

Welke reactie verloopt het snelst op tijdstip t1?

A: Heengaande reactie
B: Teruggaande reactie

1. Heengaande reactie
2. Teruggaande reactie

Welke kleur krijgen we nu?

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Toevoegen Fe3+

Een evenwicht zal er alles aan doen om de verstoring zoveel mogelijk tegen te gaan

Ik voeg Fe3+ toe

Het evenwicht wil voorkomen dat de concentratie Fe3+ omhoog gaat dus...... 

Welke kleur krijgen we nu?

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Toevoegen Fe3+

      Oplossing wordt roder

Een evenwicht zal er alles aan doen om de verstoring zoveel mogelijk tegen te gaan

Ik voeg Fe3+ toe

Het evenwicht wil voorkomen dat de concentratie Fe3+ omhoog gaat dus...... 

Welke kleur krijgen we nu?

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Toevoegen Fe 3+		Oplossing wordt roder
Wegnemen SCN -

Een evenwicht zal er alles aan doen om de verstoring zoveel mogelijk tegen te gaan

Ik voeg Fe3+ toe

Het evenwicht wil voorkomen dat de concentratie Fe3+ omhoog gaat dus...... 

Welke kleur krijgen we nu?

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Toevoegen Fe 3+		Oplossing wordt roder
Wegnemen SCN -	Oplossing wordt minder rood, aflopend naar links

Een evenwicht zal er alles aan doen om de verstoring zoveel mogelijk tegen te gaan

Ik voeg Fe3+ toe

Het evenwicht wil voorkomen dat de concentratie Fe3+ omhoog gaat dus...... 

Minder rood

Geen effect

Roder

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Een evenwicht zal er alles aan doen om de verstoring zoveel mogelijk tegen te gaan

Indampen

verdunnen

SCN- toevoegen

SCN- weghalen

Fe3+ weghalen

toevoegen katalysator

Verstoring van evenwicht	Wat vind het evenwicht daarvan?	Effect op evenwicht
Temperatuur omhoog	Het is hier veel te heet, de temperatuur moet weer omlaag!	Reactie beweegt naar de endotherme kant
Druk vergroten	Wat een drukte met al die deeltjes in die kleine ruimte! Snel wat aan doen	Het evenwicht beweegt in de richting van de minste deeltjes.
Verdunning	Ik ben deeltjes kwijt, dat klopt niet! Er moeten weer deeltjes terug!	Het evenwicht beweegt in de richting van de meeste deeltjes.
Concentraties links verhogen	Jullie waren er net nog niet! Nu zijn we met teveel. Hup, reageren!	Reactie beweegt naar rechts
Wegnemen van reactieproduct	Heb ik net zo hard gewerkt om de boel in balans te krijgen, loopt FeSCN 2+ weg! Snel weer maken.	Reactie beweegt naar rechts

Samengevat: een evenwicht zal er alles aan doen om de verstoring zoveel mogelijk tegen te gaan (voorkomen)  

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

• Concentratiebreuk: gaat over concentraties    
• alleen (aq) en (g) komen terug in deze breuk
  

                     Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

• Concentratiebreuk: gaat over concentraties    
• alleen (aq) en (g) komen terug in deze breuk
  
• alle reactieproducten (rechts) komen in de teller
• alle beginproducten in de noemer

                     Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

Nice to meet you:

• Concentratiebreuk: gaat over concentraties    
• alleen (aq) en (g) komen terug in deze breuk
  
• alle reactieproducten komen in de teller
• alle beginproducten in de noemer

                     Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

N2 (g) + 3H2 (g)   ⇄   2 NH3 (g)

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

N2 (g) + 3H2 (g)   ⇄   2 NH3 (g)

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

N2 (g) + 3H2 (g)   ⇄   2 NH3 (g)

Rekenen met aan een evenwicht: 

de concentratiebreuk (Q) & evenwichtsconstante (k)

Als het evenwicht is ingesteld verandert de evenwichtsconstante K niet meer

Wat is de uitzondering? Wanneer verandert K wel?

Wat nu als? 

Fe³⁺(aq) + SCN^- (aq)   ⇄    FeSCN2+ (aq)

Kleurloos                        Donkerrood

Toevoegen Fe 3+		Oplossing wordt roder
Wegnemen SCN -	Oplossing wordt minder rood, aflopend naar links
Verdunnen	Oplossing wordt minder rood
Indampen		Oplossing wordt roder
Temp verhogen

Leerlingen die de opgaves goed hadden de beurt geven om uit te leggen

Temp omhoog. Wat zou jij als evenwicht willen doen?

Temperatuur op hetzelfde niveau houden dus..........KOELEN

Hoe kan een evenwicht dat doen?

Endotherme kant opgaan!