Wat zijn de twee verschillen tussen een reactieschema en een reactievergelijking?
Leerdoelen
•Je kunt aan de hand van een gegeven reactievergelijking de ontbrekende reactieproducten voorspellen.
•Je kunt verschillende aantoningsreacties uitleggen.
Reactieschema's
Een reactieschema is een algemene manier om een reactie weer te geven met stofnamen. De opbouw is als volgt: beginproducten → reactieproducten De stoffen vóór de pijl zijn de beginproducten die met elkaar reageren. De stoffen ná de pijl zijn de reactieproducten die ontstaan.
Er zijn veel verschillende soorten reacties. Twee belangrijke soorten zijn:
•Verbranding: Hierbij reageert een brandstof met zuurstof. Brandstof + zuurstof → verbrandingsproducten
•Ontleding: Hierbij valt één stof uit elkaar in meerdere, kleinere stoffen. Één stof → meerdere stoffen Een voorbeeld van een ontledingsreactie is: Methaan → koolstof + waterstof
Reactievergelijkingen
Een reactievergelijking is de wiskundige vorm van een reactieschema. Hierin gebruiken we molecuulformules en getallen om precies aan te geven welke stoffen reageren en hoeveel ervan.
Molecuulformules en fases
Een molecuulformule geeft met symbolen (letters) en indexen (kleine cijfertjes) aan welke atomen en hoeveel daarvan in een molecuul zitten. Bijvoorbeeld:
•Methaan: CH₄ (één koolstofatoom, vier waterstofatomen)
•Waterstof: H₂ (twee waterstofatomen, want waterstof (H) komt niet in zijn eentje voor)
•Zuurstof: O₂ (twee zuurstofatomen, want zuurstof (O) komt niet in zijn eentje voor)
Ook geven we in een reactievergelijking de fasen van de stoffen aan, tussen haakjes achter de molecuulformule:
•(g) voor gas
•(l) voor liquid (vloeibaar)
•(s) voor solid (vast)
Coëfficiënten en kloppend maken
Om een reactievergelijking kloppend te maken, moeten er evenveel atomen van elk soort vóór de pijl zijn als ná de pijl. Dit doe je door coëfficiënten toe te voegen. Een coëfficiënt is een groot getal dat je vóór de hele molecuulformule zet. Als je bijvoorbeeld drie methaanmoleculen nodig hebt, schrijf je 3 CH₄. De kleine cijfers (indexen) in de molecuulformule mag je nooit veranderen!
Reactieproducten opstellen
Het kunnen opstellen en kloppend maken van reactievergelijkingen is een belangrijke vaardigheid. Volg deze stappen om een reactievergelijking op te stellen en kloppend te maken:
1.Analyseer de reactie: Welke stoffen zijn de beginproducten? Welk proces is het (bijvoorbeeld verbranding, ontleding)? Welke reactieproducten zijn al bekend?
2.Schrijf de reactievergelijking op: Gebruik de molecuulformules van de bekende stoffen en een vraagteken voor de onbekende stof(fen).
3.Welke elementen zijn er nog over die je niet gebruikt hebt? Bepaal de onbekende stof aan de hand van de overgebleven atomen.
4.Maak kloppend: Bedenk welke stabiele molecuulformules je hiermee kunt maken. Maak vervolgens de hele vergelijking kloppend met coëfficiënten, zodat er voor elk atoomtype evenveel atomen vóór als na de pijl zijn.
Rekenvoorbeeld: verbranding van aardgas
De vraag is: Welk reactieproduct komt naast water vrij bij de verbranding van aardgas (CH₄)?
Stap 1: Gegevens verzamelen
•Beginstof: CH₄ (aardgas).
•Proces: Verbranding. Dit betekent dat er altijd zuurstof (O₂) nodig is als beginproduct.
•Bekend reactieproduct: Water (H₂O).
•Gevraagd: Het andere, onbekende reactieproduct.
Stap 2: De reactievergelijking opstellen met onbekende stof
We vullen in wat we weten: CH₄ + O₂ → H₂O + ? Nu gaan we bedenken wat het vraagteken kan zijn.
•We hebben koolstofatomen (C) van de CH₄. Deze zijn nog niet gebruikt in H2O.
•We hebben waterstofatomen (H) van de CH₄. Deze zijn gebruikt om H₂O te vormen.
•We hebben zuurstofatomen (O) van de O₂. Hier hebben we in principe onbeperkt van, omdat zuurstof uit de lucht komt. De C-atomen moeten ergens naartoe. Een veelvoorkomende stof bij verbranding die koolstofatomen bevat, is koolstofdioxide (CO₂). Laten we die invullen: CH₄ + O₂ → H₂O + CO₂ Dit is onze voorlopige reactievergelijking. Nu moet hij nog kloppend gemaakt worden.
Stap 3: Kloppend maken met coëfficiënten
We gaan het aantal atomen van elk soort tellen, vóór en na de pijl:
Atoom | Voor de pijl | Na de pijl |
|---|---|---|
C | 1 (vanuit CH4) | 1 (vanuit CO₂) |
H | 4 (vanuit CH4) | 2 (vanuit H2O) |
O | 2 (vanuit O2) | 3 (1 vanuit H2O, 2 vanuit CO2) |
De C-atomen kloppen al. Fijn! De H-atomen kloppen niet (4 vóór, 2 na). Om van 2 H-atomen 4 H-atomen te maken, moeten we het hele H₂O-molecuul met 2 vermenigvuldigen. We zetten dus een coëfficiënt 2 vóór H₂O: CH₄ + O₂ → 2 H₂O + CO₂
We tellen opnieuw:
Atoom | Voor de pijl | Na de pijl |
|---|---|---|
C | 1 (vanuit CH4) | 1 (vanuit CO₂) |
H | 4 (vanuit CH4) | 2 x 2 = 4 (vanuit H2O) |
O | 2 (vanuit O2) | 4 (2 vanuit H2O, 2 vanuit CO2) |
Nu kloppen de C- en H-atomen. Alleen de O-atomen kloppen nog niet (2 vóór, 4 na). Om van 2 O-atomen 4 O-atomen te maken, moeten we het O₂-molecuul met 2 vermenigvuldigen. We zetten dus een coëfficiënt 2 vóór O₂: CH₄ + 2 O₂ → 2 H₂O + CO₂
Nu tellen we voor de laatste keer:
Atoom | Voor de pijl | Na de pijl |
|---|---|---|
C | 1 (vanuit CH4) | 1 (vanuit CO₂) |
H | 4 (vanuit CH4) | 2 x 2 = 4 (vanuit H2O) |
O | 2 x 2 = 4 (vanuit O2) | 4 (2 vanuit H2O, 2 vanuit CO2) |
Alle atomen kloppen! De vergelijking is nu kloppend.
Toevoegen van fasen
Als laatste stap voegen we de fasen toe. Aardgas (CH4) en zuurstof (O2) zijn gassen. Water (H₂O) is vloeibaar en koolstofdioxide (CO₂) is een gas. CH₄ (g) + 2 O₂ (g) → 2 H₂O (l) + CO₂ (g)
Aantoningsreacties
Een aantoningsreactie is een specifieke reactie die we gebruiken om een bepaalde stof aan te tonen. Dit doen we met een reagens. Een reagens is een stof die reageert met de stof die je wilt aantonen en daarbij een duidelijk zichtbaar effect geeft (bijvoorbeeld een kleurverandering, troebeling of een geluid). Elke reagens is specifiek voor de stof die hij moet aantonen.
De belangrijkste aantoningsreacties
Stof | Reagens | Reactie |
|---|---|---|
Waterstof | Vuur | ‘Plop’-geluid |
Zuurstof | Vuur | Hout gaat feller branden |
Water | Wit kopersulfaat | Kopersulfaat wordt blauw |
Koolstofdioxide | Helder kalkwater | Kalkwater wordt troebel |
Waarom is waterstof zo goed beschermd in een waterstofauto?
Nu we weten hoe je waterstof kunt aantonen met vuur en het plopgeluid dat daarbij ontstaat, begrijp je waarom waterstof zo gevaarlijk kan zijn. Waterstof is extreem brandgevoelig en kan gemakkelijk ontploffen. Als er vuur bij een waterstoftank zou komen, zou de auto kunnen exploderen. Daarom worden waterstoftanks in auto's extra goed beveiligd. Ze zijn gemaakt met een zeer stevige en dikke wand, zodat er geen vuur bij de waterstof kan komen. Juist omdat waterstof een gevaarlijke stof is, wordt er extra aandacht besteed aan de veiligheid. Hierdoor zijn waterstofauto's uiteindelijk heel veilig!
