Je gebruikt stoichiometrische coëfficiënten bij reactiesnelheidsberekeningen wanneer je de reactiesnelheid van de hele reactie wilt uitdrukken, of wanneer je de snelheid van de omzetting van de ene stof wilt vergelijken of omrekenen naar de snelheid van de andere stof in dezelfde reactie.
Laten we de reactie van synthesegas als voorbeeld nemen:
CH4(g)+H2O(g)→3H2(g)+CO(g)
Hier zie je dat voor elke 1 mol CH4 die reageert, er 3 mol H2 wordt gevormd. Dit betekent dat H2 drie keer zo snel wordt gevormd als CH4 wordt verbruikt.
De algemene formule voor de reactiesnelheid (v) van een reactie, gebaseerd op de verandering in concentratie van een stof A, is:
v=−a1ΔtΔ[A] (voor een reactant A)
v=+b1ΔtΔ[B] (voor een product B)
Waarbij:
- a en b de stoichiometrische coëfficiënten zijn.
- Δ[A] of Δ[B] de verandering in concentratie is.
- Δt de verandering in tijd is.
- Het minteken bij reactanten geeft aan dat de concentratie afneemt.
Wanneer gebruik je de coëfficiënt?
-
Om de algemene reactiesnelheid te bepalen: Als je de snelheid van de hele reactie wilt uitdrukken, moet je corrigeren voor de coëfficiënten. Als je bijvoorbeeld de snelheid van H2 hebt berekend, en je wilt de snelheid van de reactie weten, dan deel je de snelheid van H2 door zijn coëfficiënt (3).
- Voorbeeld: Als de snelheid van H2 vorming 8,3×10−3 mol L−1 s−1 is, dan is de reactiesnelheid van de hele reactie:
v=31×8,3×10−3 mol L−1 s−1≈2,8×10−3 mol L−1 s−1
-
Om de snelheid van de ene stof om te rekenen naar de andere: Als je de snelheid van H2 weet en je wilt weten hoe snel CH4 wordt verbruikt, dan gebruik je de verhouding van de coëfficiënten:
- Voorbeeld: Snelheid van CH4 verbruik = Snelheid van H2 vorming ×coe¨fficie¨nt H2coe¨fficie¨nt CH4
- Snelheid van CH4 verbruik = 8,3×10−3 mol L−1 s−1×31≈2,8×10−3 mol L−1 s−1
Wanneer gebruik je de coëfficiënt niet?
- Als de vraag specifiek vraagt om de snelheid van vorming of verbruik van één bepaalde stof. Bijvoorbeeld, als de vraag luidt: "Bereken de gemiddelde reactiesnelheid in mol L⁻¹ s⁻¹ van waterstofgas", dan bereken je gewoon de verandering in concentratie van die stof per tijdseenheid, zonder te delen door de coëfficiënt van die stof. Je hebt immers al de hoeveelheid mol van die specifieke stof gekregen.
Het hangt er dus vanaf of je de snelheid van een individuele stof of de algemene reactiesnelheid bedoelt.
Scheikunde