y4-Scheikunde

Modelleren van een Chemisch Evenwicht

Modelleren van een Chemisch Evenwicht

Inleiding

Zoals je ondertussen weet zijn er chemische reacties die omkeerbaar zijn. Dit betekent dat er naast een heengaande reactie, uitgangsstof(fen) omgezet in product(en), ook een teruggaande reactie gaat verlopen, product(en) omgezet in uitgangsstof(fen). De snelheden van de heengaande en teruggaande reacties zijn afhankelijk van een aantal factoren. Daar gaan we nu eerst even naar kijken.

Reactiesnelheid

De snelheid van een reactie is een grootheid, vaak weergegeven met het symbool s. De grootte van de snelheid van een reactie wordt in de scheikunde bepaald door de verandering van de concentratie in de tijd, aangeduid met de eenheid mol/L*s (mol per liter per seconde). Er zijn een aantal factoren die deze snelheid beïnvloeden. Ken je ze nog?

Beïnvloeding Reactiesnelheid

Zonder dat je precies verklaart hoe de reactiesnelheid wordt beïnvloed door een van de factoren, kun je wel 'globaal' verklaren hoe de factoren invloed hebben op de reactiesnelheid. Weet je nog wat die verklaringen waren?

Het Model Opdracht 1

Download de bestanden Opdracht 1 en Handleiding. 

Van je docent krijg je een login voor een modelleeromgeving waarin we modellen gaan maken van chemische reacties. Door goed te kijken naar verbanden (oorzaak - gevolg) bij reacties zou je beter kunnen gaan begrijpen wat er precies gebeurt met concentraties van stoffen en de daarmee samenhangende reactiesnelheden. 

Maak Opdracht 1 stap voor stap, gebruik hierbij de handleiding indien nodig. Je vult je naam en de vragen in bij de daarvoor bestemde velden en levert het document als je klaar bent in bij je docent (via de opdracht in Classroom).

Stap 1

Lees Opdracht 1 door en voer stap 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 2

Voer stap 2 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 3

Voer stap 3 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 4

Voer stap 4 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 5

Voer stap 5 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 6

Voer stap 6 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 7

Voer stap 7 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 8

Voer stap 8 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 9

Voer stap 9 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 10

Voer stap 10 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 11

Voer stap 11 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 12

Voer stap 12 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 13

Voer stap 13 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 14

Voer stap 14 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent ga je naar de volgende stap.

Stap 15

Voer stap 15 van opdracht 1 uit.

Voor hulp bij het uitvoeren kun je onderstaand filmpje bekijken.

Als je klaar bent kun je het ingevulde bestand Opdracht 1 inleveren bij je docent.

Zorg dat alle velden ingevuld zijn.

Omkeerbare Reacties

In opdracht 1 heb je kennis gemaakt met de modelleeromgeving en een model hierin gebouwd van een eenvoudige chemische reactie. Zo zijn de symbolen / onderdelen die gebruikt worden uitgelegd en heb je geoefend met het bouwen van een model. In het model was de wederzijdse beïnvloeding van de reactiesnelheid en de concentratie van de uitgangsstof verwerkt. De reactiesnelheid is positief proportioneel (P+) aan de concentratie. Anders gezegd: een hoge concentratie (oorzaak) zorgt voor een hoge reactiesnelheid (gevolg). Dit causaal verband (oorzaak-gevolg) is proportioneel en in dit geval zelfs rechtevenredig. Als de concentratie 2x zo hoog is, is de reactiesnelheid ook 2x zo hoog.

Bij een reactie wordt uitgangsstof omgezet in product. Omdat er door de omzetting (oorzaak) uitgangsstof verdwijnt (gevolg) [oorzaak] zal de concentratie afnemen [gevolg]. De reactiesnelheid heeft dus een negatieve invloed (I-) op de concentratie van de uitgangsstof. Door het afnemen van de concentratie van de uitgangsstof (oorzaak) zal de snelheid van de reactie afnemen (gevolg).

Reactiesnelheden bij Omkeerbare Reacties

Soms kan een reactie dus ook omkeerbaar zijn. Voor zo'n teruggaande reactie geldt dat de snelheid ervan ook afhangt van de 5 factoren die eerder besproken zijn. De factoren die de heengaande en de teruggaande reactie beïnvloeden zijn echter niet allemaal voor beide reacties gelijk en / of hebben niet dezelfde invloed. Om toch iets over de reactiesnelheid te kunnen zeggen kunnen er een paar vereenvoudigingen worden doorgevoerd:

- In dit soort situaties gaan we er in eerste instantie van uit dat de temperatuur tijdens de reacties niet verandert. De invloed van de temperatuur op de reactiesnelheid verandert dus niet tijdens de reacties en blijft dus constant.

- De stofsoorten veranderen ook niet tijdens de reacties en dus blijft ook deze invloed op de reactiesnelheden constant.

- De invloed op de reactiesnelheid door een eventueel aanwezige katalysator verandert niet tijdens de reacties. Het effect op de reactiesnelheden blijft dus constant.

- Hoewel een beetje kort door de bocht kun je er van uit gaan dat de invloed van de verdelingsgraad op de reactiesnelheden in veel gevallen niet verandert en dat je deze invloed dus ook als constant kunt beschouwen.

- De enige factor die invloed heeft op de reactiesnelheid en die significant verandert is / zijn de concentratie(s). Uitgangsstoffen worden omgezet in producten.

De snelheid s van een reactie wordt dus bepaald door de concentratie van de uitgangsstof [uitgangsstof] en een zogenaamde evenredigheisdconstante k die staat voor de invloed van de 4 andere factoren. Omdat die factoren als constant kunnen worden beschouwd kan de invloed als een constante waarde worden gezien. In formule: s = k * [uitgangsstof]

Model Omkeerbare Reacties

Bij omkeerbare reacties hebben we te maken met twee reacties en dus ook twee reactiesnelheden. De snelheid van de heengaande reactie sh en de snelheid van de teruggaande reactie st. In formulevorm: sh = kh * [uitgangsstof] en st = kt * [product]. De combinatie van een heengaande reactie en een teruggaande reactie zijn verwerkt in een Dynalearn model. Door deze combinatie wordt het model een stuk complexer dan het model van opdracht 1. Om te begrijpen hoe dit samengestelde model in elkaar zit gaan we eerst wat opdrachten maken. In het samengestelde model wordt het product van de evenredigheidscontante en de concentratie (k * [stof]) 'concentratiedruk' genoemd. Maak nu de vragen van 'Het Model Opdracht 2'.

Het Model Opdracht 2

Vraag 2.1 Grootheden

Vraag 2.2 Grootheden

Vraag 2.3 Grootheden

Vraag 2.4 Grootheden

Vraag 2.5 Verhoudingen

Vraag 2.6 Verhoudingen

Vraag 2.7 Verhoudingen

Vraag 2.8 Verbanden

Vraag 2.9 Verbanden

Vraag 2.10 Verbanden

Vraag 2.11 Verbanden

Vraag 2.12 Verbanden

Het Model Opdracht 3

In Opdracht 2 heb je gekeken naar de verschillende onderdelen van het model voor een evenwichtsreacties. In deze Opdracht 3 gaan we hier mee verder. Nu ga je kijken naar hetzelfde model maar dan met een fout er in. De taak aan jou om elke keer de fout te zoeken, uit te leggen wat er fout is en deze vervolgens te verbeteren. 

Doe dit in eerste instantie door alleen naar het 'foute' model te kijken. Als je na 5 minuten de fout nog niet hebt gevonden vergelijk het model dan met het plaatje van het model in Opdracht 2 en maak de opdracht alsnog.

Download het bestand Opdracht 3. 

Vul je naam en de vragen in bij de daarvoor bestemde velden en lever het document als je klaar bent in bij je docent (via de opdracht in Classroom).