Hoofdstuk 8: reactiesnelheid

de reactiesnelheid druk je uit in mol per seconde (mol/s)

De reactiesnelheid hangt af van 5 factoren:

• De stof, bepaalde stoffen reageren nou eenmaal sneller dan anderen
• De temperatuur, hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de reactiesnelheid
• De verdelingsgraad, je krijgt een groter contactoppervlak door  een stof fijner te verdelen. De verdelingsgraad wordt dan groter. Wanneer dat zo is wordt de reactiesnelheid groter.
  Ook wel simpel gezegd, in hoe kleinere deeltjes de stof wordt verdeeld, hoe groter de reactiesnelheid
• De aan- of afwezigheid van een katalysator. Een katalysator is een stof die de reactie versneld, maar daarbij niet zelf wordt gebruikt. Je zet een katalysator daarom ook nooit in de reactievergelijking. Een voorbeeld:
  De ontleding van waterstofperoxide verloopt sneller wanneer je er bruinsteen aan toevoegt. Maar in de reactie wordt bruinsteen zelf niet verbruikt
• Concentratie, hoeveelheid van de stof waarmee de reactie plaats vindt. Concentratie is in mol/L, dus alleen bij reacties met vloeistoffen.

Als een reactie bij constante temperatuur verloopt, spreek je van een isotherme reactie

Reactie snelheid meten, denk nog eens goed na over hoe de proef verliep die we hebben gedaan. Degene waarbij we gas meten en die met het flesje dat troebel werd.

Hoe minder tijd nodig is voor een reactie, hoe sneller de reactiesnelheid

De reactiesnelheid is afhankelijk van het aantal effectieve botsingen dat per seconde tussen de deeltjes plaatsvind. Dit heet: “het botsende deeltjesmodel”

Met dit model kun je de invloed van concentratie, verdelingsgraad en de temperatuur uitleggen.

Concentratie: grotere kans op botsing tussen de deeltjes, want er zijn er meer.

Verdelingsgraad: contactoppervlak wordt groter, dus de kans op een effectieve botsing ook

Hogere temperatuur:  deeltjes bewegen sneller en komen dus per seconde sneller tegen elkaar aan. Het aantal effectieve botsingen wordt dus groter

Wanneer bij een reactie veel meer moleculen betrokken zijn, voldoet het model niet meer. Dan wordt het model aangepast door aan te nemen dat er heel veel snelle tussenstapjes zijn à
 De beschrijving van de reactie met een aantal tussenstappen heet het reactiemechanisme

Als twee reacties precies elkaars omgekeerde zijn, dan spreek je over een omkeerbare reactie.
Vb.
ontleding water:
2H2O(l) à2H2(g) + O2(g)
Verbranding waterstof:
2H2(g) + O2(g)à 2H2O(l)

Denk na over de proef met kleurtjes. Die was in evenwicht.

Voorbeeld van een reactie(dit is die met de kleurtjes):
2NO2(g)                N2O4(g)

Hierbij heet de reactie naar rechts de heengaande reactie en de reactie naar links de teruggaande reactie

De pijltjes beide kanten op geven aan dat het een evenwichtsreactie is

Bij de proef met de kleurtjes bleef op een gegeven moment de kleur hetzelfde. De reactie bevond zich toen in de evenwichtstoestand. (dat geef je dus aan met die pijltjes)

Er zijn in de natuurwetenschappen twee soorten evenwicht: dynamisch of statisch.

Dynamisch, er verandert zichtbaar niets, maar er vinden wel voortdurend reacties plaats.

Statisch, er treden geen reacties op; er verandert niets. Hierbij zijn vaak krachten aan elkaar gelijk

Chemische evenwichten en faseovergangen zijn dynamisch

De tijd die nodig is om de snelheden van de heengaande en teruggaande reactie aan elkaar gelijk te laten worden, heet de insteltijd van het evenwicht.

Bij een dynamisch evenwicht geldt:

• De snelheden van de heengaande en de teruggaande reactie zijn aan elkaar gelijk
• Alle stoffen die aan de evenwichtsreacties deelnemen, zijn in het reactiemengsel aanwezig
• De concentraties van alle stoffen in het reactiemengsel veranderen niet meer.

Chemische evenwichten kun je verdelen in verschillende soorten:

• Homogeen evenwicht, hierbij zijn alle stoffen in dezelfde fase.
• Heterogeen evenwicht, hierbij zijn de stoffen in verschillende fasen aanwezig
• Verdelingsevenwicht, dit is een bijzondere vorm van heterogeen evenwicht. Het gaat om een stof die oplosbaar is in twee verschillende oplosmiddelen. Die oplosmiddelen zijn niet met elkaar mengbaar. De stof verdeelt zich over de twee vloeistoffen. (bijvoorbeeld die proef met wasbenzine en jood in water)

Als je er voor zorgt dat een van de reacties in een evenwicht niet meer kan verlopen, is er geen evenwicht mogelijk. Dit kan je bijvoorbeeld doen door een van de stoffen die betrokken is bij de reactie weg te halen.
De reactie wordt dan een aflopende reactie.

De productie van ammoniak:
De reactie voor het maken van ammoniak is een evenwichtsreactie. Dit brengt altijd een paar problemen met zich mee.

• De opbrengst is nooit 100%
• Het reactieproduct is altijd verontreinigd door de aanwezigheid van de beginstoffen. Dat betekent dat altijd een zuivering moet plaatsvinden.

De meeste reacties vinden sneller plaats bij een hoge temperatuur. Bij ammoniak wordt dit echter later.