H11.5 les 11 Katalyse

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

H11.5 katalyse

Leerdoelen

• je kunt het verschil uitleggen tussen homogene en heterogene katalyse
• je kunt de werking van een katalysator uitleggen met behulp van een energiediagram
• je kunt uit de aanwezigheid van tussenproducten afleiden wat de snelheidsbepalende stap is

Het belang van katalyse

Waarom wordt er onderzoek gedaan aan katalysatoren?

Wat heeft de maatschappij hieraan?

Waarom is katalyse belangrijk voor onze welvaart? Door gebruik van katalysatoren....

1. kunnen er veel meer verschillende producten gemaakt worden
2. kosten processen minder energie
3. wordt vorming en uitstoot van stikstofoxiden verminderd
4. kan biomassa gebruikt worden als brandstof

Homogene en heterogene katalyse

• Homogeen: katalysator en reactiemengsel in dezelfde fase.
• Heterogeen: katalysator en reactiemengsel in verschillende fase.

Homogene en heterogene katalyse

Je ziet zo twee voorbeelden van reacties die plaats vinden met een katalysator.

Na afloop van deze filmpjes kun je herkennen of het om een homogene of heterogene katalyse gaat.

De getoonde reacties en mechanismen hoef je niet te kennen.

In het filmpje zag je een reactie van waterstofperoxide met kobalt(II)chloride als katalysator. Dit was een voorbeeld van...

1. homogene katalyse
2. heterogene katalyse

In het filmpje zag je de additie van waterstof aan etheen met nikkel als katalysator. Dit was een voorbeeld van...

1. homogene katalyse
2. heterogene katalyse

Een katalysator

• wordt niet verbruikt
• verhoogt de reactiesnelheid
• verlaagt Eact
• maakt soms een andere "route" mogelijk (voorbeeld op volgende dia)

zonder katalysator: 

radicaal reactiemechanisme

(hoge activeringsenergie)

met katalysator: 

polair reactiemechanisme

(lagere activeringsenergie)

VOORBEELD:

Onderzoek aan reactiemechanismen

Om erachter te komen via welk mechanisme (en via welke deelstappen) een reactie verloopt, moet je meten hoe de concentraties van de stoffen tijdens de reactie veranderen als je één factor verandert.

Dit is niet eenvoudig, omdat vaak meerdere mechanismen tegelijkertijd verlopen (zie les 10). Soms is het mogelijk om het ontstaan en verdwijnen van tussenproducten te meten.

voorbeeld

Je meet de verandering van de concentraties van de stoffen uit de volgende reactie:

2 NO + O₂ -> 2 NO₂ 

Je ziet [NO] en [O2] dalen en er ontstaat een tussenproduct: N₂O₂

Op zoek naar een mechanisme

Blijkbaar is de reactievergelijking een totaalreactie en verloopt deze reactie in deelstappen. Bij één van deze deelstappen ontstaat N₂O₂. Een mechanisme zou dan kunnen zijn:

stap 1: 2 NO -> N₂O₂

stap 2: N₂O₂ + O₂ -> 2 NO₂ 

totaal: 2 NO + O₂ -> 2 NO₂

langzaamste stap?

Uit de meting van de concentraties kun je ook nog iets anders afleiden: de vorming van N₂O₂ in stap 1 gaat sneller dan de omzetting van N₂O₂ in stap 2. Dat zie je omdat de concentratie N₂O₂ in het begin steeds toeneemt: 

N₂O₂ hoopt zich op.

snelheidsbepalende stap

Bij het onderzoek aan reactiemechanismen kunnen onderzoekers uit de concentratie van tussenproducten afleiden wat de snelheidsbepalende stap is: de stof die ophoopt is de beginstof van de snelheidsbepalende stap.

Afsluiting H11

Maak de volgende opgaven:

37, 38 en 39.

Deze geven een goed beeld van wat je moet kennen en kunnen na bestuderen van dit hoofdstuk.

Na deze les, 

wil ik...

de uitleg nog 1 keer horen

meer voorbeelden krijgen

meer oefeningen maken

de leerstof thuis nog even bekijken

overgaan naar nieuwe leerstof

nog meer te weten komen over de leerstof

niet meer te weten komen over de leerstof

nog iets anders (vul de vraag op de volgende slide in)

Nog iets anders, namelijk...

Hoe vond je 

deze les?

😒🙁😐🙂😃

Heb je nog vragen over deze les? Stel ze hier: