4H NOVA H6.3 (incl herhaling 6.1 en 6.2)

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

6.1 Energie effect

Deze les

Uitleg bij H6.3:

• aflopende reacties
• omkeerbare reacties
• evenwichtsreacties
• filmpjes

HERHALING 6.1 en 6.2

Leerdoelen 6.3

• je kunt uitleggen wat een omkeerbare reactie is
• je kunt uitleggen wat  een dynamisch evenwicht is
• je kunt de 2 voorwaarden geven voor het instellen van een chemisch evenwicht
• je kunt aan de hand van de concentratie en de reactiesnelheid uitleggen of zich een evenwicht heeft ingesteld

aflopende reacties

  NOTEER EN LEER

aflopende reacties

Reacties waarbij tenminste één van de beginstoffen helemaal opreageert worden aflopende reacties genoemd.

omkeerbare reacties

  NOTEER EN LEER

Omkeerbare reacties

Reacties waarbij de reactieproducten weer kunnen terugreageren tot de beginstoffen worden omkeerbare reacties genoemd.

bruine buizen

Hiernaast zie je vijf gesloten buizen. Alle buizen bevatten een mengsel van twee gassen, een bruin gas (NO₂) en een kleurloos gas (N₂O₄).

Door de temperatuur te veranderen, verandert de kleur van de buizen. Toch kan er geen gas in of uit.

 Hoe kan dit?

Proef 1

• We plaatsen de bruine buis van 20°C in een bak met water van 80°C. 
• De buis is gesloten, er kan geen stof in of uit.
• De buis wordt donkerder van kleur.

Hoe kun je deze verkleuring verklaren?

1. door de warmte zetten de moleculen uit
2. door de warmte bewegen de moleculen sneller
3. door de warmte wordt het kleurloze gas omgezet in het bruine gas
4. door de warmte zitten de moleculen meer aan de buitenkant van de buis

Proef 2

• We nemen dezelfde buis van 20°C, maar zetten deze nu in een bak met ijswater.
• Er kan nog steeds geen gas de buis in of uit.
• De buis wordt lichter van kleur. 

Hoe kun je dit resultaat verklaren?

1. bij lagere temperatuur worden de moleculen lichter van kleur
2. bij lagere temperatuur wordt bruin gas omgezet in kleurloos gas
3. bij lagere temperatuur bewegen de moleculen langzamer
4. bij lagere temperatuur kunnen de moleculen door het glas naar buiten

Proef 3

• Twee buizen met dezelfde kleur worden bij 0°C en 80°C geplaatst.
• Ze worden kleurloos en heel donker.
• Daarna worden deze buizen tegelijk in dezelfde bak bij 20°C geplaatst.
• Wat neem je waar?

Welke kleur krijgen de beide buizen bij 20°C?

1. dezelfde kleur
2. de lichte buis zal iets lichter blijven
3. dat kun je niet weten
4. de donkere buis zal iets donkerder blijven

Resultaat

• De buizen worden dezelfde temperatuur, dus na een tijdje krijgen ze ook weer dezelfde kleur. 
  
  
• De kleur van de buizen kan dus steeds opnieuw veranderen, als je de temperatuur verandert. De reactie kan allebei de kanten op verlopen
  

Vervolg 

Er vindt een evenwichtsreactie plaats:

De reactie van links naar rechts en de reactie van rechts naar links verlopen onder vergelijkbare omstandigheden.

Uitleg

• als de bruine kleur van de buis niet verandert, moet het aantal NO2 moleculen constant (=gelijk) blijven
• maar alle moleculen botsen nog steeds en een aantal botsingen is nog steeds effectief
• beide reacties verlopen even snel
    --> dit noem je CHEMISCH EVENWICHT

Kijk even naar de volgende animatie.

NOTEER EN LEER

Een evenwichtsreactie vindt plaats als aan de volgende voorwaarden is voldaan:

1. [beginstoffen] = constant en [reactieproducten] = constant

2. sreactie links naar rechts = sreactie rechts naar links

3. alle stoffen uit de reactie zijn aanwezig

4. de reactie vindt plaats in een afgesloten omgeving

De kleur van de buis verandert bij 20°C niet meer, omdat

1. de reacties zijn gestopt
2. er van beide gassen evenveel aanwezig is
3. de omzetting van bruin naar kleurloos even snel verloopt als van kleurloos naar bruin
4. de beginstof op is

Leerdoelen

• je kunt uitleggen wat een omkeerbare reactie is
• je kunt uitleggen wat  een dynamisch evenwicht is
• je kunt de 2 voorwaarden geven voor het instellen van een chemisch evenwicht
• je kunt aan de hand van de concentratie en de reactiesnelheid uitleggen of zich een evenwicht heeft ingesteld

Herhaling 6.1 en 6.2

Stappenplan

1. Noteer de kloppende reactievergelijking

2. Noteer onder elke stof de vormingswarmte uit Binas 57 en houd rekening
     met het aantal mol  (bijv 3 H2O = 3x vormings-warmte H2O)

4. Tel de energie van de beginstoffen op (Ebeginstoffen) en van de
      reactieproducten op (Ereactieproducten)

5. Bereken      E :       E =  (Ereactieproducten)  - (Ebeginstoffen)   
                                                                                                                            Gebruik haakjes!

6. Controleer of je      E nog moet omrekenen naar J per 1 mol

Reactietijd - Reactiesnelheid

Reactietijd = De tijd die verstrijkt tussen het begin en het einde van een reactie.

Reactiesnelheid = Een maat voor de hoeveelheid stof die er per seconde en per Liter reactiemengsel ontstaat of verdwijnt.

Wat is dan de relatie tussen reactietijd en reactiesnelheid?

Antwoord

Hoe korter de reactietijd is, hoe sneller de reactie verloopt, dus hoe groter de reactiesnelheid is. 

Botsende deeltjesmodel

Effectieve botsing: 

Wanneer de deeltjes van twee stoffen hard genoeg en op de juiste manier tegen elkaar botsen vindt er een chemische reactie plaats.

Hoe groter het aantal botsingen per seconde, hoe groter de kans op een effectieve botsing, des te sneller de reactie verloopt. 

Hoe kun je ervoor zorgen dat het aantal botsingen per seconde toeneemt? (Ofwel hoe kun je ervoor zorgen dat de reactiesnelheid omhoog gaat?)

De reactiesnelheid is afhankelijk van een vijftal factoren:

1. De soort stof
2. De temperatuur
3. De concentratie van de beginstoffen
4. De verdelingsgraad
5. De aanwezigheid van een katalysator

Botsende deeltjesmodel

Effectieve botsingen:

Factoren die de snelheid van een reactie bepalen:

1. Soort stof
2. Concentratie
3. Temperatuur
4. Verdelingsgraad
5. Katalysator

1.

2.

3.

4.

5.

Katalysator

Hoe wordt een katalysator van natuurlijke oorsprong genoemd?

Antwoord

Enzym

gemiddelde reactiesnelheid

Gedurende de reactie, wordt de snelheid van de reactie steeds lager (concentratie beginstoffen neemt af!)

Voor het berekenen van de gemiddelde reactiesnelheid kun je de volgende formule gebruiken: