Energie: energieomzettingen en energiediagrammen
Bij elke chemische reactie hoort een energie-effect. Met dit onderwerp kun je berekenen hoeveel energie een reactie kost of oplevert, en met een energiediagram laat je zien waarom een reactie wel of niet snel verloopt.
Een reactie kost of levert energie. Dat noemen we de reactiewarmte of het energie-effect. Bij een exotherme reactie komt energie vrij. De producten liggen dan lager in energie dan de beginstoffen. Bij een endotherme reactie moet energie worden toegevoerd. De producten liggen dan hoger.
Bij elke reactie moet eerst de activeringsenergie worden geleverd. Die energie brengt de stoffen naar de overgangstoestand, ook wel de geactiveerde toestand. Pas daarna kunnen de bindingen veranderen. Een hoge activeringsenergie betekent dat de reactie traag verloopt of pas bij hoge energie begint.
Een katalysator verlaagt de activeringsenergie. De reactiewarmte verandert niet. Een katalysator verandert dus alleen de weg naar de overgangstoestand.
Vormingswarmte is de energie die vrijkomt of nodig is bij het vormen van één mol van een stof uit de elementen. Een negatieve vormingswarmte betekent dat de stof ontstaat uit de elementen met energieafgifte. Het ontleden van zo'n stof tot de elementen is dan endotherm.
Bij een reactie tel je de energie van de stappen op. Let op het teken: een positief getal is endotherm, een negatief getal is exotherm.
Onthoud
Een exotherme reactie geeft energie af, een endotherme reactie neemt energie op.
Het energie-effect van een reactie is het verschil tussen de energieniveaus van producten en beginstoffen.
De activeringsenergie is de energie die nodig is om de overgangstoestand te bereiken.
Een katalysator verlaagt de activeringsenergie en verandert de reactiewarmte niet.
Bij de omgekeerde reactie draait het teken van de reactiewarmte om.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Bij deze vraag kies je het energiediagram dat past bij de ontleding van Novec™ 4710 tot de elementen.
- 1
De vormingswarmte van Novec™ 4710 is −33·10⁵ J mol⁻¹. De vorming uit de elementen is dus exotherm.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen denken dat een positieve reactiewarmte betekent dat er energie vrijkomt. Een positief getal betekent juist dat er energie nodig is.
Leerlingen denken dat een katalysator de reactiewarmte verlaagt. Onthoud dat hij alleen de activeringsenergie verlaagt.
Bij een omgekeerde reactie vergeten leerlingen het teken om te draaien. Keer het teken van de reactiewarmte om als je de reactie omdraait.
Snel checken
Een reactie heeft een reactiewarmte van −41 kJ per mol. Wat betekent dit?
Welke uitspraak over een katalysator is juist?