Reactiesnelheid en katalyse
In deze les leer je met het botsende deeltjesmodel verklaren waarom een reactie sneller of langzamer verloopt. Dit onderwerp komt vaak terug in het centraal examen, ook in de vraag over de berekening van een gemiddelde reactiesnelheid.
Een reactie verloopt alleen als deeltjes met elkaar botsen. Hoe vaker dat gebeurt, hoe sneller de reactie verloopt. Het aantal botsingen per seconde hangt vooral af van de concentratie, de druk, de temperatuur en de verdelingsgraad.
Bij een hogere concentratie zitten er meer deeltjes in dezelfde ruimte. Ze botsen daardoor vaker, dus de reactiesnelheid neemt toe. Bij gassen werkt druk op dezelfde manier. Bij een hogere druk liggen de deeltjes dichter op elkaar, en ook dan zijn er meer botsingen per seconde.
Bij een hogere temperatuur bewegen de deeltjes sneller. Ze botsen dan vaker en met meer energie. Een groter deel van die botsingen is daardoor effectief, dat wil zeggen dat de deeltjes genoeg energie hebben om te reageren.
Bij een vaste stof reageert vooral het oppervlak. Een fijn poeder heeft bij dezelfde massa een veel groter oppervlak dan een brok. Er kunnen dan meer deeltjes tegelijk botsen, en de reactie gaat sneller. Dat noemen we een grotere verdelingsgraad.
Een katalysator versnelt een reactie zonder zelf verbruikt te worden. Hij zorgt ervoor dat er per seconde meer effectieve botsingen plaatsvinden. Daarom verloopt een reactie met een katalysator sneller dan zonder.
Onthoud
Een reactie verloopt sneller naarmate er per seconde meer effectieve botsingen zijn.
Een hogere concentratie of een hogere druk geeft vaker botsingen per seconde.
Bij een hogere temperatuur bewegen deeltjes sneller en is een groter deel van de botsingen effectief.
Een grotere verdelingsgraad geeft een groter oppervlak waar botsingen kunnen plaatsvinden.
Een katalysator versnelt de reactie zonder zelf verbruikt te worden.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Gevraagd is de gemiddelde reactiesnelheid van de omzetting van MBCG in nmol L⁻¹ s⁻¹ over 5,0 minuten, bij een beginconcentratie van 7,4 g L⁻¹ en 1,20·10⁻² % omzetting.
- 1
Bereken de beginconcentratie van MBCG in mol L⁻¹: 7,4 / 264 = 2,80·10⁻² mol L⁻¹.
Veelgemaakte fouten
Leerlingen vergeten het percentage om te zetten naar een breuk, waardoor de omgezette hoeveelheid tot honderd keer te groot uitvalt. Deel het percentage eerst door 100.
Bij de omrekening naar nmol L⁻¹ wordt vaak een factor 10⁶ gebruikt in plaats van 10⁹. Bedenk dat 1 mol gelijk is aan 10⁹ nmol.
Bij een vraag over de verklaring wordt vaak alleen gezegd dat deeltjes sneller botsen. Benoem ook dat er per seconde meer botsingen zijn en dat een groter deel effectief is.
Snel checken
Waarom reageert een fijn poeder van een stof sneller dan een brok van dezelfde massa?
Een gasreactie vindt plaats bij een constante temperatuur. Waarom neemt de reactiesnelheid toe als de druk wordt verhoogd?