Vraag 26Stikstofmono-oxide en stikstofdioxide

Stikstofmono-oxide ( NO ) en stikstofdioxide ( NO ) zijn schadelijke gassen 2 die ontstaan in het verkeer en bij grootschalige verbrandingsprocessen zoals bij de productie van elektriciteit. In de afvalgassen van de gasturbine van een energiecentrale is gemeten hoe de uitstoot van onder andere CO en NO afhangt van de temperatuur in de turbine. In figuur 1 zijn de resultaten van deze metingen weergegeven. figuur 1 120 30 NO CO (volume-ppm) 100 25 NO (volume-ppm) 80 20 CO gehalte 60 15 gehalte 40 10 20 5 0 0 1500 1600 1700 1800 1900 2000 temperatuur (K)

In een molecuul NO komen zeven niet-bindende elektronen voor.

Stikstofdioxide wordt in de turbine gevormd door de reactie van stikstofmono-oxide met zuurstof. Een molecuul stikstofdioxide heeft een niet-cyclische structuur. Voor de volgorde van de atomen in het molecuul zijn twee mogelijkheden: NOO en ONO . Met behulp van massaspectrometrie kan worden bepaald welke van de twee mogelijkheden de juiste is. Het massaspectrum van NO is in figuur 2 weergegeven. 2 figuur 2 relatieve 100 intensiteit 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 m/z In dit massaspectrum zijn pieken waarin de isotopen N-15 , O-17 en O-18 voorkomen niet weergegeven. Uit de vier pieken in het massaspectrum kan geen conclusie worden getrokken over de volgorde van de atomen in NO . 2

Doordat bij een bepaalde m/z -waarde in het massaspectrum een piek ontbreekt, kan toch worden bepaald of de volgorde NOO of ONO is.

De vorming van stikstofdioxide uit stikstofmono-oxide en zuurstof is hieronder weergegeven. 2 NO + O → 2 NO (reactie 1) 2 2 De snelheid s van reactie 1 is gedefinieerd als het aantal mol NO dat per 1 2 seconde per liter reactiemengsel ontstaat. Bij het onderzoek naar de snelheid van reactie 1 werd in twee experimenten een aantal metingen uitgevoerd met verschillende beginconcentraties van NO en O . 2 De resultaten van het onderzoek zijn weergegeven in de tabel. tabel [NO] [O ] s op t 0 2 0 1 0 exp meting (mol L –1 ) (mol L –1 ) (mol L –1 s –1 ) 1 1.1 8,0·10 –5 1,6·10 –3 7,2·10 –8 1.2 1,2·10 –4 1,6·10 –3 1,6·10 –7 1.3 1,6·10 –4 1,6·10 –3 2,9·10 –7 1.4 2,4·10 –4 1,6·10 –3 6,5·10 –7 2 2.1 8,0·10 –5 2,4·10 –3 1,1·10 –7 2.2 8,0·10 –5 3,2·10 –3 1,4·10 –7 2.3 8,0·10 –5 4,8·10 –3 2,2·10 –7 2.4 8,0·10 –5 6,4·10 –3 2,9·10 –7 Op basis van de vergelijking van reactie 1 verwachtte men dat voor de snelheid van reactie 1 de volgende reactiesnelheidsvergelijking geldt: s = k [NO] 2 [O ] (snelheidsvergelijking 1) 1 1 2 De constante k wordt de reactieconstante genoemd. 1

Leg uit dat snelheidsvergelijking 1 in overeenstemming is met de gegevens in de tabel.