Reactiemechanisme en de snelheidsbepalende stap
Veel reacties verlopen in meerdere stappen. Met een reactiemechanisme leg je uit hoe een reactie precies verloopt, en dat komt in het examen terug.
Veel reacties verlopen niet in één keer. Ze bestaan uit een reeks stappen die samen de reactievergelijking geven. Die reeks heet het reactiemechanisme.
In een stap ontstaat soms een deeltje dat in een latere stap weer verdwijnt. Zo'n deeltje heet een tussenproduct. Het komt niet voor in de totaalvergelijking.
De langzaamste stap bepaalt de snelheid van de hele reactie. Dat is de snelheidsbepalende stap. De andere stappen tellen dan nauwelijks mee voor de snelheid.
Stappen met meer dan twee deeltjes die tegelijk botsen zijn zeer onwaarschijnlijk. Daarom bestaan mechanismen meestal uit stappen met één of twee deeltjes.
Om de snelheid af te leiden gebruik je de snelheidsbepalende stap. Die snelheid bevat soms een tussenproduct. Dat vervang je dan door een evenwichtsvoorwaarde van een stap die snel in evenwicht is.
Als de afgeleide snelheidsvergelijking past bij de experimenteel gevonden vergelijking, is het mechanisme aannemelijk.
Onthoud
Een reactie verloopt vaak in meerdere stappen, samen het reactiemechanisme.
Een tussenproduct ontstaat in een stap en wordt in een latere stap weer verbruikt.
De langzaamste stap is de snelheidsbepalende stap van de hele reactie.
Een mechanisme is aannemelijk als de afgeleide snelheidsvergelijking past bij het experiment.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Bij deze vraag moet je uitleggen dat het mechanisme via het tussenproduct N₂O₂ past bij snelheidsvergelijking 1. Gebruik daarvoor de evenwichtsvoorwaarde van evenwicht 1 en snelheidsvergelijking 2.
- 1
Neem aan dat reactie 2 de snelheidsbepalende stap is. Dan is de snelheid van de hele reactie gelijk aan s = k₂·[N₂O₂]·[O₂].
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen zien de reactievergelijking als het mechanisme, maar die toont alleen het begin en het eind, dus schrijf de stappen apart op.
Een tussenproduct laten staan in de snelheidsvergelijking is fout, want die vergelijking hoort alleen beginstoffen te bevatten, dus vervang het tussenproduct.
De eerste stap is niet altijd de snelheidsbepalende stap, dus zoek de langzaamste stap in het mechanisme.
Snel checken
Een reactie verloopt in twee stappen. Stap 1 verloopt veel sneller dan stap 2. Welke stap is de snelheidsbepalende stap?
Welke stelling over een reactiemechanisme is juist?