Algemene en Technische Scheikunde I
Deel 2: Chemische reacties en evenwicht
Hoofdstuk 1. Chemische reacties – algemeen/kwalitatief
1.1 Chemische reacties: definities
Definities
- Chemische reactie = proces dat, wanneer het opgaat in een gesloten stelsel, gepaard gaat met
een verandering van het aantal mol van de stoffen die in het stelsel aanwezig zijn
- Chemische reactievergelijking
Reagentia (linkerlid) en reactieproducten (rechterlid)
Stoechiometrische coëfficiënten: geven aan in welke molverhoudingen de stoffen reageren
Stoechiometrie
- Stoechiometrie = informatie over welke stoffen reageren met elkaar en in welke
molverhoudingen reageren ze weg of worden ze gevormd
- Niet-stoechiometrisch uitgebalanceerd → limiterend reagens
Opbrengsten
- Theoretische opbrengst = hoeveelheid van een gewenst reactieproduct verkregen als de reactie
volledig zou opgaan
- Werkelijke opbrengst: bij evenwichtsreacties stopt de reactie vooraleer reagentia zijn uitgeput
(zelfs limiterend reagens)
- Omzettingsgraad = verhouding werkelijke/theoretische opbrengst
0
ni−ni
- Vorderingsgraad (De Donder) ξ=
vi
Geeft aan hoe ver de reactie reeds is gevorderd of hoeveel keer de reactie al is
opgegaan.
,1.2 Intermezzo: verbrandingsreactie – (alternatieve) brandstoffen
CH4 Methaan Aardgas
C2H6 Ethaan Liquified petroleumgas (LPG)
C3H8 Propaan
C4H10 Butaan
C5H12 Pentaan
C6H14 Hexaan
C7H16 Heptaan
C8H18 Octaan Benzine (C5 – C12)
C9H20 Nonaan
C10H22 Decaan
C16H34 Cetaan Diesel (C8 – C24)
- Raffinage van ruwe aardolie: van een complex mengsel van koolwaterstoffen naar een complex
mengsel van koolwaterstoffen
- Octaangetal = maat voor ‘klopvastheid’ van benzinebrandstof
Indien de verbranding van het mengsel ongecontroleerd gebeurt, zullen de zuigers van
de motor niet meer synchroon zijn, dit leidt tot een kloppend geluid dat de motor zal
maken. Dit is heel slecht voor de motor
1.3 Thermodynamische aspecten van chemische reacties
Wetten van thermodynamica
, - Materie streeft naar verspreiding
Een proces waarbij de materiële inhoud van een stelsel ruimtelijk meer verspreid wordt, zal
in principe spontaan opgaan (indien er daarvoor geen te grote concentratie van energie
nodig is)
Een gas vult spontaan het beschikbare volume
Smelten en verdampen in een omgeving op voldoende hoge temperatuur
Gasvormingsreacties of reacties waarin het aantal mol gas toeneemt
Reacties waarbij de inwendige wanorde (entropie) van de reagerende stoffen
toeneemt
- Energie streeft naar verspreiding
Een proces waarbij door het stelsel energie afgegeven kan worden naar de omgeving zal in
principe spontaan opgaan (indien er daardoor geen te grote concentratie van de materie
optreedt)
Een warm voorwerp koelt spontaan af tot omgevingstemperatuur, een koud
voorwerp warmt op
Stollen en condenseren in een omgeving op lagere temperatuur dan resp. smelt-
of kookpunt
Exotherme reacties verlopen over het algemeen spontaan in een koudere
omgeving
Endotherme reacties gaan daarentegen spontaan op in een warme omgeving
- Coherente energie ontaardt tot incoherente energie
Geordende kinetische energie zal steeds vervallen tot incoherente energie (= warmte)
1. Verspreiding van energie: reactiewarmte (enthalpie)
2. Verspreiding van materie: verschil in entropie
Maat voor wanorde van een systeem
Gerelateerd aan het aantal manieren waarop energie verdeeld kan worden in een systeem
Een gebeurtenis gepaard met een stijging van de entropie heeft neiging op spontaan op te
gaan
Deel 2: Chemische reacties en evenwicht
Hoofdstuk 1. Chemische reacties – algemeen/kwalitatief
1.1 Chemische reacties: definities
Definities
- Chemische reactie = proces dat, wanneer het opgaat in een gesloten stelsel, gepaard gaat met
een verandering van het aantal mol van de stoffen die in het stelsel aanwezig zijn
- Chemische reactievergelijking
Reagentia (linkerlid) en reactieproducten (rechterlid)
Stoechiometrische coëfficiënten: geven aan in welke molverhoudingen de stoffen reageren
Stoechiometrie
- Stoechiometrie = informatie over welke stoffen reageren met elkaar en in welke
molverhoudingen reageren ze weg of worden ze gevormd
- Niet-stoechiometrisch uitgebalanceerd → limiterend reagens
Opbrengsten
- Theoretische opbrengst = hoeveelheid van een gewenst reactieproduct verkregen als de reactie
volledig zou opgaan
- Werkelijke opbrengst: bij evenwichtsreacties stopt de reactie vooraleer reagentia zijn uitgeput
(zelfs limiterend reagens)
- Omzettingsgraad = verhouding werkelijke/theoretische opbrengst
0
ni−ni
- Vorderingsgraad (De Donder) ξ=
vi
Geeft aan hoe ver de reactie reeds is gevorderd of hoeveel keer de reactie al is
opgegaan.
,1.2 Intermezzo: verbrandingsreactie – (alternatieve) brandstoffen
CH4 Methaan Aardgas
C2H6 Ethaan Liquified petroleumgas (LPG)
C3H8 Propaan
C4H10 Butaan
C5H12 Pentaan
C6H14 Hexaan
C7H16 Heptaan
C8H18 Octaan Benzine (C5 – C12)
C9H20 Nonaan
C10H22 Decaan
C16H34 Cetaan Diesel (C8 – C24)
- Raffinage van ruwe aardolie: van een complex mengsel van koolwaterstoffen naar een complex
mengsel van koolwaterstoffen
- Octaangetal = maat voor ‘klopvastheid’ van benzinebrandstof
Indien de verbranding van het mengsel ongecontroleerd gebeurt, zullen de zuigers van
de motor niet meer synchroon zijn, dit leidt tot een kloppend geluid dat de motor zal
maken. Dit is heel slecht voor de motor
1.3 Thermodynamische aspecten van chemische reacties
Wetten van thermodynamica
, - Materie streeft naar verspreiding
Een proces waarbij de materiële inhoud van een stelsel ruimtelijk meer verspreid wordt, zal
in principe spontaan opgaan (indien er daarvoor geen te grote concentratie van energie
nodig is)
Een gas vult spontaan het beschikbare volume
Smelten en verdampen in een omgeving op voldoende hoge temperatuur
Gasvormingsreacties of reacties waarin het aantal mol gas toeneemt
Reacties waarbij de inwendige wanorde (entropie) van de reagerende stoffen
toeneemt
- Energie streeft naar verspreiding
Een proces waarbij door het stelsel energie afgegeven kan worden naar de omgeving zal in
principe spontaan opgaan (indien er daardoor geen te grote concentratie van de materie
optreedt)
Een warm voorwerp koelt spontaan af tot omgevingstemperatuur, een koud
voorwerp warmt op
Stollen en condenseren in een omgeving op lagere temperatuur dan resp. smelt-
of kookpunt
Exotherme reacties verlopen over het algemeen spontaan in een koudere
omgeving
Endotherme reacties gaan daarentegen spontaan op in een warme omgeving
- Coherente energie ontaardt tot incoherente energie
Geordende kinetische energie zal steeds vervallen tot incoherente energie (= warmte)
1. Verspreiding van energie: reactiewarmte (enthalpie)
2. Verspreiding van materie: verschil in entropie
Maat voor wanorde van een systeem
Gerelateerd aan het aantal manieren waarop energie verdeeld kan worden in een systeem
Een gebeurtenis gepaard met een stijging van de entropie heeft neiging op spontaan op te
gaan
