Snelheid van chemische reacties

Overal op elk moment vinden er chemische reacties plaats, zowel in de natuur als in de industrie. In de industrie is het belangrijk dat de snelheid van de chemische reacties snel verloopt om een hoge opbrengst te krijgen, maar moet soms niet te snel gaan omdat je anders bij sommige reacties explosies kunt krijgen. Het is daarom belangrijk de snelheid van chemische reacties te beheersen. Er is veel onderzoek gedaan naar de factoren die de snelheid beinvloeden.

Hoe meet je de reactiesnelheid?

De reactiesnelheid word gemeten als de tijd die nodig is om een bepaalde hoeveelheid eindproduct te vormen. De eenheid is mol L-¹ s-¹ oftewel hoeveelheid mol per liter per seconde. Als er in 1 seconde 1 mol/L ontstaat is de reactiesnelheid dus 1mol L-¹ s-¹.

Als je weet met welke stoffen je werkt en weet welke eindproducten ontstaan kun je de reactiesnelheid ook uitschrijven. We gebruiken als voorbeeld de reactie van S2O3²- en H3O
de reactie verloopt als volgt: 2 H3O+ + S2O3²- → SO2(g) + S(s)
Er ontstaat dus zwaveldioxide en zwavel. de reactiensnelheid schrijf je dan als volgt:

s = ∆[SO2] = - ∆[S2O3²-] = -1/2 * ∆[H3O+]
          ∆t                  ∆t                             ∆t

Het teken ∆ staat voor delta en betekent het verschil. De t staat voor tijd. Je ziet dat zwavel niet in de vergelijking staat dat komt omdat het een vaste stof is en niet oplost in water, en concentratie word alleen gebruikt bij stoffen die oplossen in water. Voor de H3O+ staat een breuk, dat komt omdat er voor elke SO2 2 H3O+ verdwijnen, als je het door 1/2 deelt kom je uit op de waarde die je nodig hebt voor de formule.

Welke factoren beinvloeden de reactiensnelheid?

Er zijn vele factoren die de reactiesnelheid beinvloeden. Zoals contactoppervlak temperatuur, katalysators, concentratie. Ik zal ze allemaal even bespreken.

Contactoppervlak

Het contactoppervlak is het oppervlak waar de reagerende stoffen mee in contact kunnen komen. Het spreekt voor zich dat een stof met een groter contactoppevlak sneller reageert dan een stof met een minder groot contactoppervlak. Een mooi voorbeeld is marmer en poedervormig Calciumcarbonaat, marmer is ook Calciumcarbonaat maar dan in de vorm van een hard samengeperst mineraal. Als je beide stoffen mengt met zoutzuur ontstaat er het gas CO2. Omdat het poedervormige Calciumcarbonaat een veel groter contactoppervlak heeft zal er per seconde meer gas ontstaan dan bij het marmer.

Temperatuur

In elke oplossing bewegen de deeltjes continue, wanneer je de temperatuur verhoogt zullen de deeltjes sneller bewegen. Doordat de deeltjes sneller bewegen zullen ze ook vaker botsen en met meer energie waardoor het aantal succesvolle botsingen ook omhoog gaat waardoor de reactiesnelheid verhoogt word. Uit onderzoek is gebleken dat met elke 10°C verhoging verloopt de reactiesnelheid 2x zo snel.

Concentratie

Om een nieuwe stof te laten ontstaan moeten er 2 of meerdere deeltjes met elkaar botsen. Wanneer de concentratie omhoog gaat zijn er meer deeltjes die met elkaar kunnen botsen en ontstaat er per seconde dus meer eindproduct.