Hoofdstuk 6, Chemische Reacties

NASK H6 Chemische reacties

6.1

De verbranding van aardgas en explosies zijn voorbeelden van snelle reacties. De reactiesnelheid is de hoeveelheid stof die in een bepaalde tijd verdwijnt of ontstaat.

Exotherme reacties zijn reacties waarbij energie vrij komt. Ze zijn moeilijk beheersbaar. Endotherme reacties zijn reacties die voortdurend energie nodig hebben om te kunnen blijven verlopen. Thermolyse en fotolyse zijn voorbeelden van endotherme reacties. Exotherme reacties hebben in het begin ook energie nodig. Als de reactie op gang is, hoef je geen energie meer toe te voegen. De temperatuur heeft grote invloed op de snelheid waarmee de reacties verlopen. Meestal gaat de reactie sneller als de temperatuur hoger is. Snelheid van reactie verhogen:

– Temperatuur verhogen

– Contactoppervlak vergroten

– Concentraties reagerende stoffen verhogen

– Katalysator toevoegen

Als je de openhaard aansteekt, gebruik je aanmaakblokjes. Je maakt het contactoppervlak groter. Bij reacties met twee of meer beginstoffen is het belangrijk dat de stoffen goed met elkaar in contact komen. Reacties tussen gassen lopen vaak heel snel doordat gassen goed mengen.

In zuivere zuurstof verlopen verbrandingsreacties veel sneller dan in lucht. De concentratie zuurstof is hoger dan in lucht. Bij grotere concentratie is er een grotere kans dat de deeltjes tegen elkaar botsen en reageren. De snelheid neemt toe.

Zout is een stof die roesten versnelt. Met zout zelf gebeurt niets. Het roesten van ijzer wordt gekatalyseerd door zout. Een katalysator is een stof die andere stoffen sneller met elkaar laat reageren.

PLUS overleven in het helal

In een ruimteschip, waar geen zuurstof is, kun je toch overleven. Je kunt zuurstoftanks meenemen of met elektrolyse van water zuurstof maken. Maar het kost veel ruimte en energie. Een ruimteschip heeft een elektronisch systeem bestaande uit een computer, een sensor en een zuurstofgenerator. De sensor meet het zuurstofgehalte, en als die te laag is, wordt een elektronisch signaal verzonden naar de zuurstofgenerator, er wordt een zuurstofverbinding verhit, ontleed en het gevormde zuurstofgas wordt de ruimte ingeleid.

6.2

Bij een chemische reactie verdwijnen stoffen en ontstaan tegelijkertijd andere stoffen. De moleculen van de beginstoffen verdwijnen, en hieruit ontstaan andere moleculen. De atomen verdwijnen niet en er komen ook geen nieuwe bij, ze hergroeperen. Het reactieschema voor de ontleding van water is:

water -> waterstof + zuurstof.

Als je een molecuulformule wilt maken, moet je dit weten:

– Symbolen die horen bij namen van elementen

– Griekse telwoorden mono een

di twee

tri drie

tenta vier

penta vijf

hexa zes

hepta zeven

octa acht

– Namen van elementen in een verbinding

Een coëfficiënt is het getal dat aangeeft hoeveel moleculen er aanwezig zijn, je zet hem voor de formule.

Reactieschema water:

H2O → H2 + O2

Dit kan niet, want dan zou er 1O bij komen. Je moet de reactievergelijking kloppend maken. Je mag alleen de coëfficiënt veranderen.

2 H2O → 2 H2 +O2

6.3

Als je de massa's van de beginstoffen bepaald en bij elkaar optelt en je doet het zelfde voor de reactieproducten, dan zijn de massa's precies even groot → wet van behoud van massa.

De verhouding van de massa's waarin magnesium en zuurstof reageren, is 3 : 2.

Massapercentage berekenen → bij een ontleding van 17 gram aluminiumoxide ontstaat 9 gram aluminium. Hij bevat dus 9 : 17 x 100 = 53 massa% aluminium.

Koper en zwavel reageren met elkaar in 2 : 1 en er ontstaat kopersulfide. Met 6 gram koper en 6 gram zwavel hou je drie gram zwavel over → overmaat.

Zinkoxide + koolstof → zink + koolstofdioxide. Massaverhouding 13.6 : 1. Daarbij ontstaat 10.9 gram zink en 3.7 gram koolstofdioxide. Hoeveel kilogram zink kun je maximaal uit 1 ton zinkoxide maken?

Massa zinkoxide (g) 13.6 1 1000 1000.000

Massa zink (g) 10.9 0.80 800 800.000

6.4

Explosieven of springstoffen kunnen in zeer korte tijd een reactie ondergaan. Daarbij ontstaan gasvormige producten die een veel grotere volume innemen dan de oorspronkelijke stof. Ze bevatten weinig energie. De energie komt enorm snel vrij. Explosieven worden gekenmerkt door drie zaken:

– De hoeveelheid energie die vrijkomt per kilo materiaal

– De snelheid van de voortplanting van het reactiefront

– De hoeveelheid energie die wordt toegevoerd om de explosie te laten beginnen

Detonatie → als het reactiefront sneller is dan het geluid. Brisante springstoffen → springstoffen met een zeer verbrijzelend effect. De snelheid daarbij is van tot 7 km/s.

Nitroglycerine → een zeer krachtig en gevaarlijk explosief. Alfred Nobel ontdekte het dynamiet. Dynamiet kan zeer gevaarlijk worden bij temperaturen hoger dan 35 graden. Ontledingsreachtie ontploffing dynamiet:

4 C3H5N3O9 (s) → 12 CO2 (g) + 10 H2O (g) + 6 N2 (g) + O2 (g)

TNT is een explosieve stof die veel wordt gebruikt vanwege een grote explosieve kracht, brisantie en grote schokbestendigheid. Het kan lang bewaard worden. TNT is eenvoudig oplosbaar, maar niet in water. De stof kan in pure vorm worden gebruikt als explosief. Bij de explosie van TNT komt een zwarte rook vrij die voornamelijk bestaat uit koolstof. Er is te weinig zuurstof om alle koolstof op te zetten in koolstofdioxide. Ontledingsreactie:

4 C7H5N3O6 (s) → 21 C (s) + 7 CO2 (g) + 10 H2O (g) + 6 N2 (g)

Semtex is een plastisch explosief materiaal dat een brede bruikbaarheid bezit. Het wordt gebruikt voor het opblazen van gebouwen en voor militaire doeleinden. Het is populair bij terroristen. De explosieve stof in Semtex is PETN. Bij explosie ontleedt PETN in zeer korte tijd. Er komt veel energie vrij en veel gassen. Ontledingsreactie:

2 C5H8N4O12 (s) → 10 CO2 (g) + 4 H2O (g) + 4 N2 (g)