Het botsende-deeltjesmodel

Sommige reacties duren duizenden jaren, zoals het verstenen van een fossiel. Andere zijn in een fractie van een seconde voorbij, zoals een explosie. De reactiesnelheid geeft aan hoe snel een reactie verloopt. Met het botsende-deeltjesmodel verklaar je waarom de ene reactie sneller gaat dan de andere.

15 min

Na deze les kun je

de vijf factoren noemen die de reactiesnelheid bepalen
uitleggen wat een effectieve botsing is
met het botsende-deeltjesmodel de invloed van temperatuur, concentratie en verdelingsgraad verklaren

Dit weet je al

De factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden (hoofdstuk 1).

Vijf factoren

De reactiesnelheid is de hoeveelheid stof (in mol) die per liter per seconde ontstaat of verdwijnt. De eenheid is mol L⁻¹ s⁻¹. De reactiesnelheid hangt af van vijf factoren:

de temperatuur
de concentratie van de beginstoffen
de verdelingsgraad van de beginstoffen
de aanwezigheid van een katalysator
de soort stof

De eerste drie verklaar je met het botsende-deeltjesmodel (deze les). De laatste twee verklaar je met de activeringsenergie (les 9.1b).

Effectieve botsingen

Alle deeltjes (moleculen, atomen en ionen) bewegen voortdurend en botsen daardoor tegen elkaar. Volgens het botsende-deeltjesmodel treedt er een reactie op als deeltjes van twee stoffen hard genoeg tegen elkaar botsen. Zo'n botsing heet een effectieve botsing. Een botsing die te zacht is, leidt niet tot een reactie.

Hoe meer effectieve botsingen per seconde, hoe hoger de reactiesnelheid.

factor	wat verandert er bij de deeltjes?	gevolg
hogere temperatuur	deeltjes bewegen sneller: ze botsen vaker en harder	meer effectieve botsingen per seconde
hogere concentratie	meer deeltjes per liter: ze botsen vaker	meer effectieve botsingen per seconde
grotere verdelingsgraad	groter contactoppervlak: meer deeltjes kunnen botsen	meer effectieve botsingen per seconde

≈Vuistregel voor de temperatuur

Bij een temperatuurstijging van 10 °C wordt de reactiesnelheid ongeveer twee keer zo groot. Een hogere temperatuur werkt dubbel: er zijn meer botsingen, en een groter deel daarvan is effectief.

✎Voorbeeld: een suikerklontje en poedersuiker

Een kubus van 4 cm bij 4 cm bij 4 cm heeft een oppervlak van 6 vlakken van 4 × 4 cm². Verdeel je hem in 8 kubusjes van 2 cm, dan wordt het totale oppervlak groter.

Oppervlak van de grote kubus:

6 \times 4 \times 4 = 96\ \text{cm}^2

Oppervlak van één kleine kubus:

6 \times 2 \times 2 = 24\ \text{cm}^2

Oppervlak van 8 kleine kubussen:

8 \times 24 = 192\ \text{cm}^2

Het oppervlak is twee keer zo groot, dus er kunnen per seconde twee keer zoveel botsingen aan het oppervlak plaatsvinden.

!Oplossingen en gassen

Bij een oplossing of een gas zijn de deeltjes al zo fijn mogelijk verdeeld. Daar kun je de verdelingsgraad niet meer vergroten.

Even controleren

Snap je het?

Wat is een effectieve botsing?

Leg met het botsende-deeltjesmodel uit waarom een reactie sneller gaat als je de concentratie van een beginstof verhoogt.

Waarom verbrandt zaagsel sneller dan een blok hout?

↗Hoe hangt dit samen?

In de volgende les zie je hoe je de invloed van een katalysator en van de soort stof verklaart: met de activeringsenergie.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.

Grootheid	Symbool	Eenheid
reactiesnelheid	$s$	mol per liter per seconde (mol L⁻¹ s⁻¹)
concentratie van stof A	$[\text{A}]$	mol per liter (mol L⁻¹)
tijd	$t$	seconde (s)
reactie-energie of reactiewarmte	$\Delta E$	joule per mol (J mol⁻¹)
chemische energie	$E$	joule (J)
vormingswarmte	$\Delta E_\text{v}$	joule per mol (J mol⁻¹), Binas 57
chemische hoeveelheid	$n$	mol
molaire massa	$M$	gram per mol (g mol⁻¹)
volume	$V$	liter (L)

Formule	Betekenis	Bron	Les
$\displaystyle s = \frac{\Delta c}{\Delta t}$	gemiddelde reactiesnelheid	Zelf afleiden	9.1c
$\displaystyle \Delta E = E_\text{producten} - E_\text{beginstoffen}$	reactie-energie	Zelf afleiden	9.2a
$\displaystyle \Delta E = \textstyle\sum E_\text{v,producten} - \sum E_\text{v,beginstoffen}$	reactie-energie uit vormingswarmten	Zelf afleiden	9.2b