Energiediagrammen van reacties
Met een energiediagram zie je in één oogopslag of een reactie energie afgeeft of opneemt en hoe snel ze verloopt. Dit onderwerp komt terug in vragen over energie en reactiesnelheid.
Een energiediagram laat zien hoeveel energie de stoffen tijdens een reactie hebben. Links staan de beginstoffen, rechts de reactieproducten. De verticale as geeft de energie weer.
Het verschil tussen het energieniveau van de eindstoffen en dat van de beginstoffen is de reactie-enthalpie. Ligt het eindniveau lager dan het beginniveau, dan komt er energie vrij. Dat is een exotherme reactie.
De activeringsenergie is de energie die nodig is om de reactie te laten starten. In het diagram is dat het verschil tussen de top van de heuvel en het niveau van de beginstoffen. Hoe hoger de heuvel, hoe trager de reactie verloopt.
Een stap met een hoge activeringsenergie verloopt dus langzamer dan een stap met een lage activeringsenergie. Een katalysator verlaagt de activeringsenergie. De reactie-enthalpie verandert daardoor niet.
Bij een reactie met meerdere stappen heeft elke stap zijn eigen heuvel. De langzaamste stap heeft de hoogste heuvel. Die stap bepaalt de snelheid van de hele reactie.
Onthoud
De reactie-enthalpie is het energieniveau van de eindstoffen min dat van de beginstoffen.
Bij een exotherme reactie ligt het eindniveau lager dan het beginniveau.
De activeringsenergie is de hoogte van de heuvel gemeten vanaf het beginniveau.
Hoe hoger de activeringsenergie van een stap, hoe langzamer die stap verloopt.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Welk van de diagrammen P, Q of R past bij de snelheden van stap 2 en stap 3 uit figuur 2?
- 1
Stap 2 is de snelheidsbepalende stap, dus stap 2 verloopt langzamer dan stap 3.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen meten de activeringsenergie vanaf het niveau van de eindstoffen; meet hem vanaf het niveau van de beginstoffen tot aan de top van de heuvel.
Veel leerlingen denken dat een katalysator de reactie-enthalpie verandert; een katalysator verlaagt alleen de activeringsenergie en laat het verschil tussen begin- en eindniveau gelijk.
Snel checken
In een energiediagram van een exotherme reactie ligt het niveau van de eindstoffen ten opzichte van de beginstoffen:
Wat is de activeringsenergie in een energiediagram?