Hoe snel een reactie verloopt, kun je meten. Je volgt de concentratie van een beginstof of een reactieproduct in de tijd. Daaruit bereken je de gemiddelde reactiesnelheid.
20 min
Na deze les kun je
de gemiddelde reactiesnelheid berekenen uit een verandering van de concentratie
een hoeveelheid in mol omrekenen naar een concentratie
met de molverhouding de snelheid van de ene stof omrekenen naar die van een andere stof
Dit weet je al
Molariteit c=n/V (hoofdstuk 8). Molverhoudingen uit een reactievergelijking.
De gemiddelde reactiesnelheid
De reactiesnelheid s geeft aan hoeveel mol stof per liter per seconde wordt omgezet. Bij een beginstof neemt de concentratie af, bij een reactieproduct neemt hij toe. De snelheid is altijd positief.
s=ΔtΔcs: reactiesnelheid (mol L⁻¹ s⁻¹), Δc: verandering van de concentratie (mol L⁻¹), Δt: tijdsduur (s).
Zo leid je hem af
s=−m1⋅dtd[A]
de definitie van de reactiesnelheid, met m de coëfficiënt van A Binas
s=ΔtΔ[A]
over een tijdsduur Δt, coëfficiënt 1, en het minteken weggelaten zodat s positief is
s=ΔtΔc
[A] is de concentratie c van stof A
Het symbool s en de eenheid vind je in Binas 38A. De algemene definitie staat in Binas 37A.
✎Voorbeeld 1: snelheid uit concentraties
De concentratie van stof A daalt in 25 s van 0,80 mol L⁻¹ naar 0,50 mol L⁻¹. Bereken de gemiddelde reactiesnelheid.
De verandering van de concentratie:
Δc=0,80−0,50=0,30mol L−1
Deel door de tijd:
s=ΔtΔc=250,30=0,012
Antwoord: s = 0,012 mol L⁻¹ s⁻¹.
✎Voorbeeld 2: van mol naar concentratie
Bij de reactie van magnesium met zoutzuur ontstaat in 40 s 3,6·10⁻³ mol waterstof. Het volume van de oplossing is 50,0 mL. Bereken de gemiddelde snelheid waarmee waterstof ontstaat.
Reken het volume om naar liter: 50,0 mL = 0,0500 L.
Van mol naar mol per liter:
mol H2liter3,6⋅10−30,0500?1
?=0,05003,6⋅10−3×1=0,072mol L−1
Van per 40 s naar per seconde:
mol L−1seconde0,07240?1
?=400,072×1=1,8⋅10−3
De concentratie:
Δc=Vn=0,05003,6⋅10−3=0,072mol L−1
De snelheid:
s=ΔtΔc=400,072=1,8⋅10−3
Antwoord: s = 1,8·10⁻³ mol L⁻¹ s⁻¹.
✎Voorbeeld 3: snelheid van een andere stof
Waterstofperoxide ontleedt:
2H2O2→2H2O+O2
In 20 s daalt [H2O2] met 0,040 mol L⁻¹. Bereken de snelheid waarmee zuurstof ontstaat.
Molverhouding H₂O₂ : O₂ = 2 : 1.
Van H₂O₂ naar O₂:
mol L−1H2O2mol L−1O2210,040?
?=21×0,040=0,020mol L−1
Er ontstaat half zoveel O₂:
Δ[O2]=21×0,040=0,020mol L−1
De snelheid van O₂:
s=ΔtΔc=200,020=1,0⋅10−3
Antwoord: s = 1,0·10⁻³ mol L⁻¹ s⁻¹ (O₂ ontstaat half zo snel als H₂O₂ verdwijnt).
!Mol is geen concentratie
Krijg je een hoeveelheid in mol, reken dan eerst om naar mol per liter met het volume in liter. Pas daarna deel je door de tijd.
≈Snelheid neemt af
Aan het begin is de concentratie van de beginstoffen het grootst, dus de snelheid ook. Naarmate de reactie verloopt, daalt de concentratie en daarmee de snelheid. Een gemiddelde snelheid hoort dus altijd bij een bepaald tijdsinterval.
Even controleren
Snap je het?
In een fles frisdrank ontleedt koolzuur. De concentratie daalt in 10 s van 8,0·10⁻² mol L⁻¹ naar 7,1·10⁻² mol L⁻¹. Bereken de gemiddelde reactiesnelheid.
De verandering van de concentratie:
Δc=0,080−0,071=0,009mol L−1
Deel door de tijd:
s=ΔtΔc=100,009=9,0⋅10−4
s = 9,0·10⁻⁴ mol L⁻¹ s⁻¹
Waarom is de reactiesnelheid aan het begin van een reactie meestal het grootst?
Dan is de concentratie van de beginstoffen het grootst, dus zijn er de meeste effectieve botsingen per seconde.
↗Hoe hangt dit samen?
In de volgende paragraaf kijk je naar de energie die bij een reactie vrijkomt of nodig is.
Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.
