3.5 Snelheid

Je kunt reacties indelen door te letten op de snelheid van een reactie. Wat met snelheid bedoeld wordt weten jullie waarschijnlijk wel.

a. Weten jullie hoe groot de snelheid van geluid in lucht is?
Als je de getalswaarde niet (precies) kent, vermeld dan in

ieder geval de eenheid waarin die snelheid kan worden uitgedrukt.

b. Zou je de eenheid van a ook kunnen gebruiken om de snelheid van een reactie in uit te drukken?

c. Probeer zelf eens te formuleren wat bedoeld zou worden met "snelheid van een reactie"?

3-4

De snelheid van a is een fysische (= natuurkundige) grootheid. Daarbij gaat het om een afstand die in een bepaalde tijd wordt afgelegd. Een eenheid van fysische snelheid is bijvoorbeeld meter per seconde (m/s).

Bij het indelen van reacties gaat het om de chémische (= scheikundige) reactiesnelheid: hoeveel stof verdwijnt en

ontstaat er per seconde.

d. Bedenk samen een eenheid waarin je deze chemische reactiesnelheid zou kunnen uitdrukken.

e. Noem een reactie die jullie snel vinden.

f. Noem een reactie die jullie langzaam vinden.

3.6 Snelheid van “magnesium en zoutzuur”

Doe in een buis (1) een stukje stukje magnesiumlint en in een andere buis (2) evenveel magnesiumpoeder.

a. Wat zou in dit geval met evenveel bedoeld zijn?

Zet de buizen in een rekje.

Spuit in elke buis ongeveer 3 mL 0,1 M zoutzuur.

Het gas in de belletjes blijkt X te zijn.

b. Met welke indicator kun je dat aantonen?

c. In welke buis verloopt de reactie het snelst?

d. Hoe komt het volgens jullie dat dezelfde reactie in de ene buis sneller verloopt dan in de andere?

De reactiesnelheid van deze reactie kan vergroot worden door de concentratie van het zoutzuur groter te maken: er verdwijnt dan meer magnesium per seconde. De reactiesnelheid kan dan worden uitgedrukt in gram (magnesium) per seconde: g/s. Tegelijkertijd ontstaat er dan meer waterstofgas per seconde. De reactiesnelheid kan dus ook worden uitgedrukt in milliliter (waterstof) per seconde: mL/s.

3-5

e. Lijkt de door jullie bij 3.4d bedachte eenheid van reactiesnelheid op een van de hierboven vermelde eenheden?

Spoel de buizen met kraanwater en ruim alle spullen op.

Vraag aan je begeleider of bij jullie op school de invloed van de concentratie op de snelheid van deze reactie met de computer kwantitatief bepaald kan worden.

f. Gaan jullie een reactiesnelheidsmeting met de computer uitvoeren?
Zo ja, hoe groot is dan de reactiesnelheid bij de door jullie uitgevoerde reactie(s)? (Vermeld ook de eenheid waarin je de snelheid uitdrukt!)

3.7 Snelheid van “koper en zwavel”

In de vorige opdracht heb je gemerkt dat je de reactiesnelheid kunt verhogen door de concentratie van de opgeloste stoffen te vergroten.

a. Vind je de reactie van (houts)koolstof in lucht en van (houts)koolstof in een erlenmeyer met zuurstof daar ook een voorbeeld van? Waarom wel of waarom niet?

In deze opdracht leer je aan de hand van koper en zwavel een andere manier om de reactiesnelheid te vergroten.

Bekijk een reageerbuis (1) met een stuk koperdraad dat al een tijdje in een portie zwavel steekt.
Bekijk ter vergelijking ook een (redelijk) vers gestript stuk elektriciteitsdraad in een reageerbuis (2) zónder zwavel.

b. Waaraan zie je dat er in buis 1 een reactie heeft

plaatsgevonden?

c. Leg uit dat je uit het ontstaan van een nieuwe stof bovenin buis 1 kunt concluderen dat er zwavel gesublimeerd moet zijn.
Als je niet (meer) weet wat sublimeren is zou je dat op moeten zoeken.

3-6

d. Kun je “sublimeren” in je samenvattingen terug vinden?

De aanslag die je op het stukje draad in buis 1 ziet, blijkt dezelfde stof te zijn die ontstaat als je koper en zwavel bij hogere temperatuur laat reageren.

Hebben jullie al eens koper en zwavel bij zo’n hoge temperatuur laten reageren dat de zwavel in vloeibare vorm verkeerde? Misschien is er wel een filmpje beschikbaar!

e. Welke temperatuur heeft het reactiemengsel dan minimaal?

f. Welke andere manier ken je nu om de reactiesnelheid te vergroten?

g. Vinden jullie “langzaam/snel” een handig gezichtspunt om reacties in te delen? Waarom wel of waarom niet?

3.8 Exotherm/endotherm

Weer een ander gezichtspunt bij het indelen van reacties:

moet je om de reactie te laten verlopen wel of niet de actie

“verwarmen” toepassen.

a. Geef van de nummers van de reacties op blz. 3-2/3 waarbij de actie “verwarmen” moet worden toegepast.

Als het goed is hadden jullie bij a problemen met het indelen van reactie 6. Want in opdracht 3.6 heb je gezien dat koper en zwavel ook zonder verwarming reageren (maar dan wel langzamer).

Als je bij ordenen één "ding" bij twee verschillende groepen kunt indelen, is het gekozen gezichtspunt meestal niet zo geschikt!

Scheikundigen hanteren bij het indelen van reacties dan ook niet het gezichtspunt "wel/niet verwarmen" maar:

is er warmte of een andere soort energie nodig , dan is het endotherme reactie of
komt er warmte of een andere soort energie vrij, dan is het een exotherme reactie.

b. Welke andere soort energie is er nodig voor het laten verlopen van endotherme reactie 10 van blz. 3-2/3?

3-7

Of reactie 2 van blz. 3-2 endo- of exotherm is kun je niet zomaar meteen zien. Een manier om dat na te gaan is: de buis waarin de reactie plaatsvindt in een bakje met water houden en controleren of de temperatuur van het water stijgt of daalt.

Als je dat doet met ammoniakgas en chloorwaterstofgas, blijkt de temperatuur te stijgen.

c. Leg uit of reactie 2 een endo- of een exotherme reactie is.

Knalgas reageert pas als je er een vlam bijhoudt. De reactie is behoorlijk exotherm!!

d. Met welk reactieschema van blz. 3-2/3 wordt deze reactie beschreven?

In dit geval is wel even wat energie in de vorm van warmte nodig om de reactie op gang te brengen, te activeren. Men spreekt dan ook van activeringsenergie. Op een fotoserie heb je kunnen zien dat de reactie ook na het weghalen van de (lucifer)vlam blijft verlopen.

e. Is reactie 15 van koolstof en zuurstof een exotherme reactie waarbij wat activeringsenergie nodig is of is het een endotherme reactie waarbij je moet blijven verwarmen?

Als jullie een brander aansteken, houd je er even een brandende lucifer bij: aardgas en zuurstof gaan dan reageren.

f. Hoe komt het dat het aardgas ín de brander niet en er vlak boven wel reageert?

g. Is deze reactie endo- of exotherm?