Activeringsenergie en de invloed van een katalysator
In deze les leer je waarom een reactie niet vanzelf start en hoe een katalysator dat verandert. Dit onderwerp komt terug in vragen over reacties die bij lage temperatuur toch verlopen.
Activeringsenergie is de energie die deeltjes minstens nodig hebben om met elkaar te reageren. De deeltjes moeten met voldoende energie botsen om de overgangstoestand te bereiken. Daarna valt de reactie naar de producten.
De activeringsenergie bepaalt hoe snel een reactie verloopt. Is die hoog, dan heeft maar een klein deel van de deeltjes genoeg energie. Bij een hogere temperatuur hebben meer deeltjes die energie. Daardoor gaat de reactie sneller.
Een katalysator verlaagt de activeringsenergie. Hij biedt een andere route met een lagere overgangstoestand. De reactiewarmte verandert niet, want de energie van de beginstoffen en de producten blijft gelijk. Enzymen zijn biologische katalysatoren. Zij werken in levende cellen, ook bij een lage temperatuur.
Bij een exotherme reactie komt energie vrij. Bij een endotherme reactie wordt energie opgenomen. In een energiediagram zie je de energieniveaus van beginstoffen en producten. De overgangstoestand ligt hoger zonder katalysator en lager met katalysator.
- Activeringsenergie is de drempel die de reactie moet overwinnen.
- Een katalysator verlaagt de drempel, maar verandert de reactiewarmte niet.
- Bij exotherm komt energie vrij, bij endotherm wordt energie opgenomen.
Onthoud
Activeringsenergie is de minimale energie die nodig is om een reactie te laten starten.
Een katalysator verlaagt de activeringsenergie en laat de reactiewarmte gelijk.
Enzymen zijn biologische katalysatoren die reacties ook bij lage temperatuur mogelijk maken.
Bij een hogere temperatuur hebben meer deeltjes voldoende energie om te reageren.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
In de tekst wordt gevraagd waarom de omzetting van stikstof tot ammoniak in bacteriën bij kamertemperatuur kan verlopen. Het begrip activeringsenergie moet erin voorkomen.
- 1
In fabrieken is een temperatuur van ongeveer 500 °C nodig om de omzetting te laten verlopen.
Veelgemaakte fouten
Je denkt dat een katalysator de reactiewarmte verandert. Schrijf liever dat hij alleen de activeringsenergie verlaagt.
Je zegt dat de katalysator de temperatuur verhoogt. Leg uit dat hij de drempel verlaagt, zodat minder energie nodig is.
Je verwart endotherm en exotherm. Bedenk dat bij endotherm energie wordt opgenomen en bij exotherm energie vrijkomt.
Snel checken
Wat doet een katalysator met de activeringsenergie van een reactie?
Wat klopt over een endotherme reactie?