De Wondere Wereld van Chemische Kinetica
Chemische Kinetica
Onderdelen in deze les
Chemische Kinetica
Wat weet je al over chemische kinetica?
Leerdoelstelling
Aan het einde van de les zul je begrijpen hoe chemische reacties plaatsvinden en hoe de reactiesnelheid kan worden beïnvloed.
Inhoud
Wat is chemische kinetica?
Inwendige energie van een stof
Reactie-energie
Activeringsenergie
Botsingsmodel
Reactiesnelheid
Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden
Chemische Kinetica
= de snelheid waarmee reagentia omzetten in reactieproducten.
De snelheid van een chemische reactie verschilt sterk, bv explosies vs melk in de koelkast zetten.
Chemische kinetica bestudeert de snelheid waarmee chemische reacties plaatsvinden en de factoren die deze snelheid beïnvloeden.
Inwendige energie van een stof
Elke stof bezit een bepaalde hoeveelheid inwendige energie (U).
--> Fossiele brandstoffen = zeer belangrijke energiebron, bezit enorm veel inwendige (of chemische) energie
--> Voedingsstoffen zoals KH, vet en eiwitten = belangrijke energieleveranciers
(eenheid voor deze energie/warmte = calorie)
Hoe kleiner de energie-inhoud U van een stof, hoe stabieler.
Reactie-energie ∆U
Reagerende stoffen (R) omgezet in reactieproducten (P)
R --> P
Het omzetten gebeurt door het breken van bestaande bindingen en het vormen van nieuwe bindingen.
Verbreken van binding kost energie
Bij vorming nieuwe binding komt dan energie vrij
Deze verandering van energie = reactie-energie ∆U
∆U = Up - Ur
Wat hoort volgens jou bij een exo-energetische reactie?
Up > Ur
Up < Ur
Energie van het systeem gaat toenemen
∆U > 0
Wat is het effect van een endo-energetische reactie op de omgeving?
De omgeving koelt af
De omgeving wordt lichter
De omgeving warmt op
Geen verandering in temperatuur
Exo-energetische reactie
Energie van het systeem gaat afnemen (Up<Ur)
∆U < 0 (verandering inwendige energie is negatief)
Energie wordt afgegeven aan de omgeving
R --> P + energie
C + O2 --> CO2 + 396kJ
∆U = - 396kJ
pg 112: experiment
Endo-energetische reactie
Energie van het systeem gaat toenemen (Up > Ur)
∆U > 0 (verandering inwendige energie is positief)
Er zal energie opgenomen worden
R + energie --> P
CO2 + 396kJ --> C + O2
∆U = + 396kJ
Activeringsenergie Ea
= de energie die nodig is om een chemische reactie te starten.
Meestal geen spontane reactie bij samenvoegen, er is een bepaalde hoeveelheid energie vereist.
Bv. Branden van papier (= exotherme reactie). Papier ontbrandt niet spontaan, je hebt een brandende lucifer (warmte-energie) nodig om te ontbranden.
Vanaf dat de bindingen aan het breken zijn, komt er energie vrij bij vorming P. Deze energie gaat de overige bindingen van de R breken.
Overschot van energie die vrijkomt als warmte en licht = ∆U = reactie energie
Botsingsmodel
Doordat reagerende moleculen (R) botsen zullen bindingen breken. De brokstukken gaan in andere combinaties samenkomen ter vorming van nieuwe bindingen (P). = chemische reactie
Het botsingsmodel stelt dat chemische reacties plaatsvinden wanneer deeltjes met voldoende energie elkaar botsen in de juiste oriëntatie.
= effectieve botsing
De meeste botsingen zijn echter niet-effectieve botsingen
https://www.youtube.com/watch?v=SEqdapiHLNA (illustrerende proef pg 115)
Reactiesnelheid (v)
= snelheid waarmee de producten worden gevormd.
= verandering van concentratie van een van de reagentia of
reactieproducten per tijdseenheid
Deze wordt bepaald door het aantal effectieve botsingen
Deeltjes met voldoende Ek
Deeltjes met de gepaste oriëntatie
v = aantal effectieve botsingen per seconde
Welke factor beïnvloedt de reactiesnelheid niet?
Aanwezigheid van een katalysator
Concentratie van de reactanten
Kleur van de reactanten
Temperatuur van de omgeving
Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden
Aard van de reagentia
De reactiesnelheid kan sterk verschillen van reactie tot reactie. Dit komt door de chemische eigenschappen van een stof.
Bijvoorbeeld Magnesium reageert veel feller met HCl dan Ijzer met HCl
Verdelingsgraad van de reagentia
Om te reageren moeten reagensdeeltjes met elkaar in contact komen.
Grote verdelingsgraad = groter contactoppervlak = meer botsingen = meer kans op gepaste oriëntatie = hogere reactiesnelheid
Bv.:
Bij koken van aardappelen zullen de kleinere stukken sneller gaar zijn
Kauwen van voedsel zorgt voor snellere vertering
Sprokkelhout brandt sneller dan blok hout
https://www.youtube.com/watch?v=CxYAnkdT-iA (experiment pg 117)
Concentratie van de reagerende stof
Hoe groter het aantal deeltjes (= de concentratie) = hoe groter de kans op effectieve botsingen = hoe groter de reactiesnelheid
https://youtu.be/mowlX6eoCsI?list=PLOqflmAW_g1JWep6rdosj01xD0EDrIJ91 (experiment pg 118)
Temperatuur
Bij temperatuurstijging = kinetische energie van de molecule neemt toe = moleculen gaan vaker en heviger botsen = kans op effectieve botsingen verhoogt = grotere reactiesnelheid
Bv.:
Gebruik koelkast om voedselbederf te vertragen.
Koorts bevordert nagel- en haargroei
https://www.youtube.com/watch?v=Fa_GXl6uaaQ&list=PL86239A600F8276CA&index=5 (gelijkaardig aan experiment pg119)
Licht
Moleculen nemen lichtenergie op.
Hoe intenser die lichtenergie = hoe hoger energie reagerende deeltjes = meer kans op effectieve botsingen = hoe groter de reactiesnelheid
Bv.:
De fotosynthese gebeurt niet in het donker.
Textiel, haren ... kunnen verkleuren door het zonlicht.
Het bewaren van sommige producten in bruine flessen.
https://www.youtube.com/watch?v=8e0-AbwBDYM (gelijkaardig experiment pg120)
Katalysator
= een stof die aan een chemische reactie wordt toegevoegd om deze reactie te versnellen zonder zelf verbruikt te worden.
Bij homogene katalyse: reagentia en katalysator in dezelfde fase
Bij heterogene katalyse: reagentia en katalysator in verschillende fase
Bv.: Etheengas als katalysator voor het rijpen van geoogste vruchten
De werking berust op het verlagen van de activeringsenergie
= aantal moleculen met de vereiste kinetische energie stijft
= aantal effectieve botsingen groter
Schrijf 3 dingen op die je deze les hebt geleerd.
Stel 1 vraag over iets dat je nog niet zo goed hebt begrepen.
