sciencetalk

Hallo,

Ik zat eens na te denken over reactievergelijkingen en stuitte ik op het volgende probleem:

Een reactie tussen waterstof en zuurstof is makkelijk bedenken hoe dat gaat: ze botsen tegen elkaar op en je hebt water.

Maar nu eens de volgende reactievergelijking:

NO + N₂O₅ --> 3NO₂

Dit is vervolgens weer in twee stappen te verdelen:

N₂O₅--> NO₂ + NO₃ (langzaam)

NO + NO3 --> 2NO2 (snel).

Wat voor impuls/kracht/(iets?) zorgt ervoor dat het dinitrogen pentoxide-molecuul (N2O5) zich splitst in twee andere moleculen. En dit zal alleen gebeuren in de aanwezigheid van stikstofmonooxide. Waarom?

Tuurlijk, ik heb vanaf de eerste klas aan reacties gerekend, maar nooit bij stilgestaan wat er precies op molecuulniveau gebeurt. wat is the drive achter deze reactievergelijking?

Hoop dat ik geen domme vraag stel.. Ik waardeer altijd zeer jullie moeite!

Groeten

Hoop dat ik geen domme vraag stel.. Ik waardeer altijd zeer jullie moeite!

Dit is zeker geen domme vraag, beter nog veel mensen staan hier niet bij stil. Het lijkt allemaal zo vanzelfsprekend maar wat gebeurt er eigenlijk?

Zoals je al zegt gaat het om reactiemechanismen.

CH₃OH + H⁺ + Br^- CH₃Br + H₂O Het is nogal onwaarschijnlijk dat hier precies op hetzelfde moment 3 deeltjes met elkaar botsen en dan CH₃Br en water vormen. Op moleculair vlak gebeurt het in stappen. Idem voor jouw eigen voorbeeld.

Om een goeie botsing tussen deeltjes te hebben zijn er tevens verschillende dingen van belang.

Het aantal botsingen stijgt met de temperatuur maar wanneer men experimenten gaat uitvoeren bij gassen zijn daar 10¹⁰ botsingen per seconde. Men zou dus denken dat alles super snel zou verlopen. De praktijk leert echter dat dit niet het geval is!

Conclusie: niet alle botsingen zijn efficiënt en leiden tot reactie.

Overigens is de manier van botsen ook belangrijk. Deeltjes moeten over voldoende energie beschikken en moeten een goeie oriëntatie hebben t.o.v. elkaar.

Je kan alles goed afleiden via volgende grafiek



Als de minimum snelheid voor reactie bijvoorbeeld 1000m/s is dan zie je dat het gebied onder de curve bij hoge temperaturen groter is dan bij lage temp. Gevolg: meer deeltjes bezitten genoeg energie om te reageren.

Tevens streven moleculen altijd naar de meest stabiele vorm.



In jouw geval zal N₂O₅ links staan en NO₂ + NO₃ rechts in de figuur.

NO₂ en NO₃ bevinden zich dus op een lager energie niveau wat gunstiger is voor de molecule.

Afhankelijk van de activeringsenergie zal de reactie snel doorgaan of juist niet. Zelfs in sommige gevallen, bijvoorbeeld de bereiding van ammoniak (zelfde fig) uit N₂ en H₂ is de activeringsenergie zo groot dat de reactie helemaal niet doorgaat.

Dit alles ging tot nu toe eigenlijk allemaal over een stap in het reactie mechanisme. Een volledige reactie is een opeenvolging van zulke stappen.

Wat ook nog belangrijk is, is wanneer je plots in je reactiemechanisme de vorming van een radicaal krijgt. Dit is een onstabiele molecule met bijvoorbeeld 1 elektron teveel of te weinig. Bijgevolg is zoiets zeer reactief en gaat het bijzonder snel weg reageren (een snelle stap).

Hopelijk is dit een beetje wat je zocht.

Mvg

moniquesck schreef:Hallo,

Ik zat eens na te denken over reactievergelijkingen en stuitte ik op het volgende probleem:

Een reactie tussen waterstof en zuurstof is makkelijk bedenken hoe dat gaat: ze botsen tegen elkaar op en je hebt water.

Dat is wel zo voor te stellen, maar zo werkt de reactie niet. Het zou ook (zie de schitterende uitleg van Kravitz) onwaarschijnlijk zijn dat 3 moleculen tegelijk botsen. In werkelijkheid verloopt de reactie via allerlei tussenstappen waarbij radicalen worden gevormd, zoals H₂ + O₂ --> O₂H + H, O₂H --> OH + O, O + H₂ --> OH + H, etc. Meestal verloopt de reactie echter katalytisch, dan is het mechanisme weer anders. Maar altijd in een veelheid aan kleinere stappen.

Maar nu eens de volgende reactievergelijking:

NO + N₂O₅ --> 3NO₂

Dit is vervolgens weer in twee stappen te verdelen:

N₂O₅--> NO₂ + NO₃ (langzaam)

NO + NO3 --> 2NO2 (snel).

Is dit het reactiemechanisme dat je veronderstelt, of heb je gelezen dat dit het mechanisme is? Het komt op mijn namelijk een beetje vreemd over. Ik zou eerder het volgende mechanisme veronderstellen:

NO + N₂O₅ --> NO₂ + N₂O₄

N₂O₄ --> 2 NO₂

Maar dit is puur gebaseerd op "gut feeling", dus vandaar mijn vraag.

@ marko

Dit heb ik gelezen op een site.

http://www.curie-online.nl/curie/pagina.asp?pagkey=43152

(onder het kopje: reactie van de eerste orde)

@Kravitz,

Graag wil ik een reactie plaatsen later deze dag!

Bedankt!

moniquesck schreef:@ marko

Dit heb ik gelezen op een site.

http://www.curie-online.nl/curie/pagina.asp?pagkey=43152

Dankjewel!

(zie de schitterende uitleg van Kravitz)

Dank je wel! Altijd mooi om felicitaties te krijgen van een rot in het vak!

Graag wil ik een reactie plaatsen later deze dag!

Laat gerust komen hier zijn we voor.

Kravitz schreef:Tevens streven moleculen altijd naar de meest stabiele vorm.



In jouw geval zal N₂O₅ links staan en NO₂ + NO₃ rechts in de figuur.

Dan zou een reactie alleen maar lopen als deze exotherm is, terwijl ammoniumchloride toch prima oplost in water (endotherme oplosreactie), zonder dat je het verwarmt. Het 'toverwoord' is entropie.

Scherp opgemerkt. Voor de duidelijkheid: Het "probleem" zit hem in het gebruik van de term "reactiewarmte". In plaats van reactiewarmte (enthalpie, H) moet men het beschouwen in vrije energie (G=H-T*S - met S = entropie)

Voor de rest klopt de grafiek wel.

NO₂ en NO₃ bevinden zich dus op een lager energie niveau wat gunstiger is voor de molecule.

Waarom is een lager energie niveau gunstiger voor moleculen?

Alle systemen streven naar een zo laag mogelijke Gibbs vrije energie. Dit is een gevolg van de tweede hoofdwet uit de thermodynamica.