H4 Rekenen aan reacties scheikunde 3 Vwo:
§4.1 Energie
Energie, E in joule (J)
Het omzetten van de ene energievorm in de ander(en); energieomzetting. Volgens de wet
van behoud van energie gaat er bij energieomzetting geen energie verloren, alle energie
blijft na een energieomzetting in een andere vorm(en) behouden.
Bij alle chemische reacties is sprake van een energie-effect:
Er is energie nodig voor een reactie.
Of er komt energie vrij bij de reactie, waarna de chemische energie omgezet wordt
in een andere energievorm; exotherme reactie. Hierin wordt de energie meestal in
warmte omgezet, maar soms ook in elektrische energie. De reactieproducten
bevatten minder chemische energie, dan de beginstoffen.
- De afname = hoeveelheid vrijgekomen energie en is aan te geven in een
energiediagram:
- Chemische energie, Echem vaak afgekort met E.
- Afname chemische energie & de reactiewarmte (hoeveelheid
vrijgekomen/benodigde energie bij een chemische reactie), ΔE in J/mol.
- (Δ, delta, voor een verschil tussen twee waarden).
ΔE = Ereactieproducten − Ebeginstoffen < 0 (negatief), bij een exotherme reactie.
ΔE = Ereactieproducten − Ebeginstoffen > 0 (positief), bij een endotherme reactie.
Endotherme reactie; reactie waarbij energie omgezet wordt in chemische energie en dus
altijd energie voor nodig is, wordt vaak gebruikt in de industrie (voedingsstoffen, materialen,
medicijnen). Tegenwoordig veel onderzoek naar groenere syntheseroutes.
Om de reactie op gang te houden, moet er voortdurend energie worden toegevoerd.
- Op microniveau: de vorming van nieuwe atoombindingen in moleculen van de
reactieproducten levert minder energie op, dan het energie kost voor het verbreken
van atoombindingen in de moleculen van de beginstoffen.
, Als een exotherme reactie eenmaal op gang is, komt voldoende energie vrij om dit
tot stand te houden.
- Op microniveau: er komt meer energie vrij bij de vorming van nieuwe
atoombindingen in moleculen van de reactieproducten, dan dat er aan energie nodig
is om de atoombindingen in moleculen van de beginstoffen te verbreken.
Toegevoegde energie voor het op gang brengen reactie; activeringsenergie, Eact. Hiermee
wordt de geactiveerde toestand bereikt, waarin de beginstoffen voldoende energie hebben
opgenomen om te kunnen reageren tot de eindproducten.
De activeringsenergie wordt ook in een energiediagram weergegeven. Hierin wordt de
geactiveerde toestand als extra energieniveau weergegeven en het energieverloop als een
vloeiende lijn, die de energieniveaus met elkaar verbindt.
Exotherme reactie: Endotherme reactie:
Faseovergangen zijn ook processen waarbij energie een rol speelt.
- Stollen en condenseren: temperatuur stijgt door het opleveren van energie bij het
vormen van molecuulbindingen.
- Smelten en verdampen: temperatuur daalt tot onder de ontbrandingstemperatuur
door het kosten van energie bij het verbreken van verbindingen -> endotherme
processen.
§4.2 Reactiesnelheid
Reactiesnelheid (s); snelheid waarmee het reactieproduct wordt gevormd, in het aantal mol
stof dat per liter in een seconde wordt gevormd/reageert (mol/L/s of mol/(L x s). Deze
snelheid is afhankelijk van het soort stof dat reageert. Een reactie verloopt sneller als:
De temperatuur wordt verhoogd.
De concentratie van de beginstoffen wordt verhoogd.
De beginstoffen fijner worden verdeeld.
Een geschikte katalysator wordt toegevoegd.
In het botsende-deeltjesmodel wordt ervan uitgegaan dat alle moleculen constant in
beweging zijn en dus met elkaar botsen. Als deze botsingen met voldoende snelheid en op
de juiste plek gebeuren, leidt dit tot een reactie. Zo niet, dan ontstaan er geen nieuwe
moleculen.
§4.1 Energie
Energie, E in joule (J)
Het omzetten van de ene energievorm in de ander(en); energieomzetting. Volgens de wet
van behoud van energie gaat er bij energieomzetting geen energie verloren, alle energie
blijft na een energieomzetting in een andere vorm(en) behouden.
Bij alle chemische reacties is sprake van een energie-effect:
Er is energie nodig voor een reactie.
Of er komt energie vrij bij de reactie, waarna de chemische energie omgezet wordt
in een andere energievorm; exotherme reactie. Hierin wordt de energie meestal in
warmte omgezet, maar soms ook in elektrische energie. De reactieproducten
bevatten minder chemische energie, dan de beginstoffen.
- De afname = hoeveelheid vrijgekomen energie en is aan te geven in een
energiediagram:
- Chemische energie, Echem vaak afgekort met E.
- Afname chemische energie & de reactiewarmte (hoeveelheid
vrijgekomen/benodigde energie bij een chemische reactie), ΔE in J/mol.
- (Δ, delta, voor een verschil tussen twee waarden).
ΔE = Ereactieproducten − Ebeginstoffen < 0 (negatief), bij een exotherme reactie.
ΔE = Ereactieproducten − Ebeginstoffen > 0 (positief), bij een endotherme reactie.
Endotherme reactie; reactie waarbij energie omgezet wordt in chemische energie en dus
altijd energie voor nodig is, wordt vaak gebruikt in de industrie (voedingsstoffen, materialen,
medicijnen). Tegenwoordig veel onderzoek naar groenere syntheseroutes.
Om de reactie op gang te houden, moet er voortdurend energie worden toegevoerd.
- Op microniveau: de vorming van nieuwe atoombindingen in moleculen van de
reactieproducten levert minder energie op, dan het energie kost voor het verbreken
van atoombindingen in de moleculen van de beginstoffen.
, Als een exotherme reactie eenmaal op gang is, komt voldoende energie vrij om dit
tot stand te houden.
- Op microniveau: er komt meer energie vrij bij de vorming van nieuwe
atoombindingen in moleculen van de reactieproducten, dan dat er aan energie nodig
is om de atoombindingen in moleculen van de beginstoffen te verbreken.
Toegevoegde energie voor het op gang brengen reactie; activeringsenergie, Eact. Hiermee
wordt de geactiveerde toestand bereikt, waarin de beginstoffen voldoende energie hebben
opgenomen om te kunnen reageren tot de eindproducten.
De activeringsenergie wordt ook in een energiediagram weergegeven. Hierin wordt de
geactiveerde toestand als extra energieniveau weergegeven en het energieverloop als een
vloeiende lijn, die de energieniveaus met elkaar verbindt.
Exotherme reactie: Endotherme reactie:
Faseovergangen zijn ook processen waarbij energie een rol speelt.
- Stollen en condenseren: temperatuur stijgt door het opleveren van energie bij het
vormen van molecuulbindingen.
- Smelten en verdampen: temperatuur daalt tot onder de ontbrandingstemperatuur
door het kosten van energie bij het verbreken van verbindingen -> endotherme
processen.
§4.2 Reactiesnelheid
Reactiesnelheid (s); snelheid waarmee het reactieproduct wordt gevormd, in het aantal mol
stof dat per liter in een seconde wordt gevormd/reageert (mol/L/s of mol/(L x s). Deze
snelheid is afhankelijk van het soort stof dat reageert. Een reactie verloopt sneller als:
De temperatuur wordt verhoogd.
De concentratie van de beginstoffen wordt verhoogd.
De beginstoffen fijner worden verdeeld.
Een geschikte katalysator wordt toegevoegd.
In het botsende-deeltjesmodel wordt ervan uitgegaan dat alle moleculen constant in
beweging zijn en dus met elkaar botsen. Als deze botsingen met voldoende snelheid en op
de juiste plek gebeuren, leidt dit tot een reactie. Zo niet, dan ontstaan er geen nieuwe
moleculen.
