Hoofdstuk 6: Reacties in beweging
§1 Reactiewarmte
Begrippen:
Wet van behoud van energie: bij energieomzettingen verandert de totale hoeveelheid
energie niet.
● Bij reacties is totale hoeveelheid energie gelijk
● De hoeveelheid energie voor de omzetting is dus even groot als de hoeveelheid
energie na de omzetting, alleen de energiesoort verandert (energie gaat nooit op)
Chemische energie: opgeslagen energie
Activeringsenergie (Eact): energie die nodig is om de reactie op gang te brengen
Energiediagram: energieniveaus van de stoffen in een reactie weergegeven
Reactiewarmte( ΔE): de hoeveelheid energie die vrijkomt of de hoeveelheid energie die
nodig is bij een chemische reactie (in J mol-1)
● Exotherm: ΔE = Ereactieproducten - Ebeginstoffen < 0
● Endotherm: ΔE = Ereactieproducten - Ebeginstoffen > 0
2 soorten energie-effecten bij reacties:
- Exotherme reactie: reactie waarbij energie vrijkomt, levert energie op, de
beginstoffen bevatten meer energie dan de reactieproducten (verbranding van
benzine) -
- Endotherme reactie: reactie dat constant energie nodig heeft, de reactieproducten
bevatten meer energie dan de beginstoffen (elektrolyse van water) +
Voorbeeldenvanenergiebronnen:
- zon (warmte en licht)
- brandstoffen (chemische energie)
- wind (bewegingsenergie)
- batterijen (chemische energie)
, Soortelijke warmte: hoeveelheid warmte die nodig is om 1 gram water 1 graad celsius in
temperatuur te laten stijgen
Formule:
Q = c x m x ΔT
Q: de hoeveelheid warmte die wordt opgenomen of afgestaan (J, KJ, MJ)
c: de soortelijke warmte van water (J kg-1 · K-1)
m: de massa van water (kg, g)
ΔT: de temperatuurverandering/ verschil in temperatuur (K, °C)
Voorbeeld:
In een warmtemeter wordt 0,050 mol ethanol verbrand. In de warmtemeter zit 250 mL water.
Na de verbranding van alle ethanol is d e temperatuur van het water gestegen van 293,0 K
naar 340,7 K. Soortelijke warmte van water is 4,18 · 103 J kg-1 K-1. Bereken de
verbrandingswarmte van ethanol in joule per mol.
ΔT = 340,7 - 293,0 = 47,7 K
m = 250 mL → 0,250 L water
dichtheid van water is 0,998 · 103 kg m-3 = 0,998 kg L-1
Dus voor 0,250 L water geldt: m = 0,250 x 0,998 = 0,250 kg
Q = c x m x ΔT = 4,18 · 103 x 0,250 x 47,7 = 4,98 · 104 J
Deze hoeveelheid warmte is vrijgekomen bij de verbranding van 0,050 mol ethanol
De verbrandingswarmte van 1 mol ethanol is dus -4,98 · 104/0,050 = -9,96 · 105 =
-1,0 · 106 J mol-1
(minteken is omdat er warmte is vrijgekomen)
Vormingswarmte: hoeveelheid energie die vrijkomt of nodig is bij het vormen van één mol
van een verbinding uit de elementen (niet-ontleedbare stoffen) (J mol-1)
↓
Reactiewarmte berekenen:
ΔE = Evorming (reactieproducten) - Evorming (beginstoffen)
● Kijken welke producten gevormd of ontleed wordt
○ Als producten ontleed worden dan + ipv -
● Elementen niet bijtellen
● Tot slot: alles optellen
Voorbeeld:
Geef de reactiewarmte van de volledige verbranding van ethaan in J mol–1
2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O
ΔE = Evorming (reactieproducten) – Evorming (beginstoffen), dus ΔE = (4 × –3,935 ∙ 105 + 6 ×
–2,86 ∙ 105) – (2 × –0,84 ∙ 105) = –31,22∙105 J per 2 mol ethaan
Per mol ethaan: –31,22∙105 J/2 = –15,61 ∙ 105 J mol–1
§1 Reactiewarmte
Begrippen:
Wet van behoud van energie: bij energieomzettingen verandert de totale hoeveelheid
energie niet.
● Bij reacties is totale hoeveelheid energie gelijk
● De hoeveelheid energie voor de omzetting is dus even groot als de hoeveelheid
energie na de omzetting, alleen de energiesoort verandert (energie gaat nooit op)
Chemische energie: opgeslagen energie
Activeringsenergie (Eact): energie die nodig is om de reactie op gang te brengen
Energiediagram: energieniveaus van de stoffen in een reactie weergegeven
Reactiewarmte( ΔE): de hoeveelheid energie die vrijkomt of de hoeveelheid energie die
nodig is bij een chemische reactie (in J mol-1)
● Exotherm: ΔE = Ereactieproducten - Ebeginstoffen < 0
● Endotherm: ΔE = Ereactieproducten - Ebeginstoffen > 0
2 soorten energie-effecten bij reacties:
- Exotherme reactie: reactie waarbij energie vrijkomt, levert energie op, de
beginstoffen bevatten meer energie dan de reactieproducten (verbranding van
benzine) -
- Endotherme reactie: reactie dat constant energie nodig heeft, de reactieproducten
bevatten meer energie dan de beginstoffen (elektrolyse van water) +
Voorbeeldenvanenergiebronnen:
- zon (warmte en licht)
- brandstoffen (chemische energie)
- wind (bewegingsenergie)
- batterijen (chemische energie)
, Soortelijke warmte: hoeveelheid warmte die nodig is om 1 gram water 1 graad celsius in
temperatuur te laten stijgen
Formule:
Q = c x m x ΔT
Q: de hoeveelheid warmte die wordt opgenomen of afgestaan (J, KJ, MJ)
c: de soortelijke warmte van water (J kg-1 · K-1)
m: de massa van water (kg, g)
ΔT: de temperatuurverandering/ verschil in temperatuur (K, °C)
Voorbeeld:
In een warmtemeter wordt 0,050 mol ethanol verbrand. In de warmtemeter zit 250 mL water.
Na de verbranding van alle ethanol is d e temperatuur van het water gestegen van 293,0 K
naar 340,7 K. Soortelijke warmte van water is 4,18 · 103 J kg-1 K-1. Bereken de
verbrandingswarmte van ethanol in joule per mol.
ΔT = 340,7 - 293,0 = 47,7 K
m = 250 mL → 0,250 L water
dichtheid van water is 0,998 · 103 kg m-3 = 0,998 kg L-1
Dus voor 0,250 L water geldt: m = 0,250 x 0,998 = 0,250 kg
Q = c x m x ΔT = 4,18 · 103 x 0,250 x 47,7 = 4,98 · 104 J
Deze hoeveelheid warmte is vrijgekomen bij de verbranding van 0,050 mol ethanol
De verbrandingswarmte van 1 mol ethanol is dus -4,98 · 104/0,050 = -9,96 · 105 =
-1,0 · 106 J mol-1
(minteken is omdat er warmte is vrijgekomen)
Vormingswarmte: hoeveelheid energie die vrijkomt of nodig is bij het vormen van één mol
van een verbinding uit de elementen (niet-ontleedbare stoffen) (J mol-1)
↓
Reactiewarmte berekenen:
ΔE = Evorming (reactieproducten) - Evorming (beginstoffen)
● Kijken welke producten gevormd of ontleed wordt
○ Als producten ontleed worden dan + ipv -
● Elementen niet bijtellen
● Tot slot: alles optellen
Voorbeeld:
Geef de reactiewarmte van de volledige verbranding van ethaan in J mol–1
2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O
ΔE = Evorming (reactieproducten) – Evorming (beginstoffen), dus ΔE = (4 × –3,935 ∙ 105 + 6 ×
–2,86 ∙ 105) – (2 × –0,84 ∙ 105) = –31,22∙105 J per 2 mol ethaan
Per mol ethaan: –31,22∙105 J/2 = –15,61 ∙ 105 J mol–1
