Samenvatting leereenheid 2 scheikunde voor milieuwetenschappen 1 (NB0502)

Hoofdstuk 8 reactiekinetiek en reactiemechanismen

Reactiekinetiek
 Reactiekinetiek = beschrijving van de snelheden waarmee chemische reacties
verlopen en hoe ze beïnvloed worden door verschillende factoren
- Factoren als concentratie van reactanten, temperatuur, verdelingsgraad en
katalysator
 De kinetiek van een reactie kunnen we experimenteel bepalen  reactiesnelheid
 Reactiemechanisme = via welke deelreacties de reactie verloopt
- Door conclusies te trekken over de manier waarop de reactanten in de producten
worden omgezet
Reactiesnelheid
 Snelheid van reactie = maat voor hoeveelheid stof die per tijdseenheid wordt
omgezet of gevormd
 Voor de reactie: A + B  P kunnen we de reactiesnelheid als volgt uitdrukken:



- s = gemiddelde reactiesnelheid gedurende het tijdsinterval ∆t (eenheid mol/L/s)
- ∆[A] = concentratieverandering van stof A (eenheid Mol/L) = [A]eind - [A]begin
o Deze heeft een negatieve waarde, omdat deze afneemt dus staat er een
min in de formule
 We kunnen de snelheid ook uitdrukken als de hoeveelheid van het reactieproduct P,
dat per tijdseenheid, wordt gevormd:



- Omdat het product gevormd wordt staat er in de formule geen min teken
 De concentratie van reactanten A en B verandert tijdens de reactie  verandert dus
ook reactiesnelheid
- Snelheid bij het begin van reactie, t = 0, is het grootst  aanvangsnelheid
- Als we het over de reactiesnelheid (s) hebben gebruiken we de gemiddelde
snelheid over een bepaalde tijd (∆t)
- Om reactiesnelheid te bepalen op een bepaalde tijd moeten we de limiet nemen
van ∆t bij nadering tot nul. In formule:



o Grafisch komt dit neer op het bepalen van de richtingscoëfficiënt van de
raaklijn aan de grafiek op een bepaald tijdstip


Reactiesnelheidsvergelijking en orde van een reactie

,  De snelheid van een reactie wordt onder andere bepaald door de concentratie van de
reactanten  hoe groter concentratie van reagerende deeltjes, hoe groter snelheid
- snelheid van reactie kunnen we weergeven met een snelheidsvergelijking, waarin
de concentratie van de reagerende deeltjes voorkomt
 voor de reactie van een stof A met een stof B luidt de snelheidsvergelijking:
s = k[A]m[B]n
- exponent moiet experimenteel bepaald worden
- de k wordt bepaald door de aard van de reagerende stoffen
 de som van de exponenten in de snelheidsvergelijking = orde van de reactie
- we spreken over de orde met betrekking tot een afzonderlijk reactant, dus van de
m-de-orde in A
- de orde van een reactie wordt bepaald door het mechanisme van de reactie en
kan niet worden afgeleid uit de reactievergelijking van de overralreactie
eerste-ordereacties
 voorbeeld eerste orde reactie is ontleding van distikstofpentaoxide:


- we krijgen dan de volgende differentiaalvergelijking:




 een dergelijke differentiaalvergelijking kunnen we wiskundig oplossen. We integreren
tussen het tijdstip t = 0 met beginconcentratie c0 en tijdstip t met concentratie c




- de onderste geven de oplossing van de differentiaalvergelijking weer =
geïntegreerde snelheidsvergelijking
- k = snelheidsconstante
halfwaardetijd eerste-orde
 om snelheid van een reactie weer te geven kan. naast snelheidsconstante k, ook de
halfwaardetijd worden gebruikt, t1/2
- halfwaardetijd = tijd die reactie nodig heeft om de beginconcentratie c0 te
halveren: c = ½ c0