6.3 Reaksjonsfart
Utforsk faktorer som påvirker hvor raskt kjemiske reaksjoner foregår.
55 min
15 oppgaver
ReaksjonsfartKonsentrasjonTemperaturKatalysatorerOverflateKollisjonsteorien
Din fremgang i kapitlet
0 / 15 oppgaver
Kollisjonsteorien
Kollisjonsteorien forklarer hvordan kjemiske reaksjoner skjer på molekylært nivå.
Hovedprinsipper
For at en reaksjon skal skje må:
1. Partiklene kollidere med hverandre
2. Kollisjonen ha nok energi (aktiveringsenergi)
3. Partiklene ha riktig orientering
Ikke alle kollisjoner fører til reaksjon!
Reaksjonsfart
Reaksjonsfart beskriver hvor raskt en reaksjon foregår:
- Rask reaksjon: Eksplosjon, forbrenning
- Langsom reaksjon: Rusting, elding av mat
Reaksjonsfart kan måles som:
Aktiveringsenergi (Ea)
Aktiveringsenergi (Ea) er den minste energien som kreves for at en reaksjon skal skje.
Aktivert kompleks
Under kollisjonen dannes et aktivert kompleks (overgangstilstand):
- Høyeste energi under reaksjonen
- Ustabil tilstand
- Bindinger brytes og dannes samtidig
Energidiagram med aktiveringsenergi
Eksoterm reaksjon:
``
Energi
↑
│ Aktivert
│ kompleks
│ ╱╲
│ ╱ ╲ Ea
│ ──────────╱ ╲
│ Reaktanter ╲──────────
│ Produkter
│ │ │
│ │←── ΔH < 0 ────→│
│
└──────────────────────────→ Reaksjonsforløp
Viktige punkter:
- Ea = aktiveringsenergi (høyden fra reaktanter til toppen)
- ΔH = entalpiendr ing (forskjell mellom reaktanter og produkter)
- Høy Ea → langsom reaksjon
- Lav Ea → rask reaksjon
✏️Eksempel 1: Tolke energidiagram
Et energidiagram viser:
- Reaktanter: 100 kJ
- Aktivert kompleks: 180 kJ
- Produkter: 80 kJ
Bestem Ea og ΔH.
Løsning:
Aktiveringsenergi:
Entalpiendr ing:
Svar:
- Ea = 80 kJ/mol
- ΔH = -20 kJ/mol (eksoterm reaksjon)
📝Oppgave 6-11
Aktiveringsenergi:
a
Hva er aktiveringsenergi?
b
Hva kalles den ustabile tilstanden med høyest energi?
c
Gir høy Ea rask eller langsom reaksjon?
📝Oppgave 6-12
Energidiagrammer. Reaktanter: 150 kJ, Aktivert: 230 kJ, Produkter: 120 kJ:
a
Hva er aktiveringsenergi en (Ea)?
b
Hva er entalpiendringen (ΔH)?
c
Er reaksjonen eksoterm eller endoterm?
Faktorer som påvirker reaksjonsfart
1. Temperatur
Høyere temperatur → raskere reaksjon
Forklaring:
- Partiklene beveger seg raskere
- Flere kollisjoner per tidsenhet
- Flere partikler har energi ≥ Ea
- Flere effektive kollisjoner
Tommelfingerregel: 10°C temperaturøkning → doblet reaksjonsfart
2. Konsentrasjon
Høyere konsentrasjon → raskere reaksjon
Forklaring:
- Flere partikler per volum
- Flere kollisjoner per tidsenhet
- Økt sannsynlighet for reaksjon
3. Overflate (for faste stoffer)
Større overflate → raskere reaksjon
Forklaring:
- Flere partikler eksponert
- Flere kollisjoner mulig
- Pulver reagerer raskere enn stykker
Eksempel: Sukker oppløses raskere som pulver enn terninger
4. Katalysator
Katalysator → raskere reaksjon
Forklaring:
- Senker aktiveringsenergi (Ea)
- Gir alternativ reaksjonsvei
- Katalysatoren forbrukes ikke
- Endrer IKKE ΔH
✏️Eksempel 2: Faktorer som påvirker fart
Magnesium reagerer med saltsyre: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂
Hvordan kan vi øke reaksjonsfarten?
Løsning:
1. Øk temperaturen
- Varm opp blandingen
- Partiklene får mer kinetisk energi
- Flere effektive kollisjoner
2. Øk konsentrasjonen
- Bruk mer konsentrert HCl
- Flere HCl-molekyler per volum
- Flere kollisjoner med Mg
3. Øk overflaten
- Bruk Mg-pulver i stedet for Mg-bånd
- Større kontaktflate
- Flere kollisjoner mulig
4. Bruk katalysator
- Senker Ea for reaksjonen
- Gir raskere reaksjon ved samme temperatur
Svar: Alle fire metodene vil øke reaksjonsfarten.
📝Oppgave 6-13
Faktorer som påvirker reaksjonsfart:
a
Hva skjer med reaksjonsfarten når temperaturen økes?
b
Reagerer sukker raskere som pulver eller terning?
c
Hva gjør en katalysator med aktiveringsenergi en?
Katalysatorer
Katalysator er et stoff som øker reaksjonsfarten uten selv å forbrukes.
Hvordan virker katalysatorer?
1. Senker aktiveringsenergi en (Ea)
2. Gir en alternativ reaksjonsvei
3. Gjør flere kollisjoner effektive
4. Endrer IKKE ΔH (samme start og sluttpunkt)
Energidiagram med og uten katalysator
``
Energi
↑
│ Uten katalysator
│ ╱╲
│ ╱ ╲ Ea (høy)
│ ───────────╱ ╲
│ Med katalysator
│ ╱╲
│ ╱ ╲ Ea (lav)
│ ─────╱────╲──────────
│ Produkter
│ │ │
│ │←── ΔH ────→│
│
└──────────────────────────→ Reaksjonsforløp
Viktig: Katalysatoren deltar i reaksjonen, men regenereres til slutt.
Eksempler på katalysatorer
- Enzymer: Biologiske katalysatorer (f.eks. amylase bryter ned stivelse)
- Platina: Katalysatisk omformer i biler (reduserer utslipp)
- Jern: Haber-Bosch-prosessen (NH₃-produksjon)
✏️Eksempel 3: Katalysator
En reaksjon har Ea = 120 kJ/mol uten katalysator. Med katalysator er Ea = 60 kJ/mol. ΔH = -80 kJ/mol.
a) Hvor mye senkes Ea?
b) Endres ΔH?
Løsning:
a) Senkning av Ea:
Katalysatoren senker aktiveringsenergi en med 60 kJ/mol.
b) Endring i ΔH:
ΔH forblir -80 kJ/mol (uendret).
Katalysatoren endrer IKKE entalpiendringen, bare reaksjonsfarten.
Svar:
- a) Ea senkes med 60 kJ/mol
- b) ΔH endres ikke, forblir -80 kJ/mol
📝Oppgave 6-14
Katalysatorer:
a
Forbrukes en katalysator i reaksjonen?
b
Endrer katalysator ΔH for reaksjonen?
c
Ea = 100 kJ/mol uten katalysator, 40 kJ/mol med. Hvor mye senkes Ea?
📝Oppgave 6-15
Sammensatte oppgaver om reaksjonsfart:
a
En reaksjon er 4 ganger raskere ved 40°C enn ved 20°C. Hvor mange 10°C-økninger er dette?
b
Reaktanter: 100 kJ, Aktivert (uten kat.): 180 kJ, Aktivert (med kat.): 130 kJ, Produkter: 70 kJ. Hva er Ea med katalysator?
c
Hva er ΔH for reaksjonen i b)?