Werkboek Boek 2 (Chemie) bestaan uit twee dele. Deel 1 behandel Organiese Chemie waar deel 2 Anorganiese Chemie behandel.

Transcriptie

1 Ander boeke in d é reeks Waarskuwing!! Alle regte voorbehou volgens die Suid-Afrikaanse kopiewet. Geen gedeelte van hiedie boek mag gereproduseer word deur fotokopiëring of enige ander metode sonder skriftelike verlof van die uitgewer en skrywer nie. Enige persoon wat enige ongemagtige optrede uitoefen in verhouding met hierdie publikasie mag onderhewig wees aan kriminele vervolging en siviele eise teen beskadiging. Saamgestel deur A. Olivier Graad 12 Fisiese Wetenskappe Teorie en Uitgegee deur: Werkboek Boek 2 (Chemie) bestaan uit twee dele. Deel 1 behandel Organiese Chemie waar deel 2 Anorganiese Chemie behandel. Tel: Cell: (no sms Vodacom)/ (no sms MTN) admin@amaniyah.co.za/ ISBN

2 INHOUDSOPGAWE Anorganise Chemie Deel 2 Onderwerp 2 Hoofstuk 2 Hoofstuk 3 ENERGIE EN CHEMIESE VERANDERING Energie Betrokke By Chemiese Reaksies TEMPO EN OMVANG VAN REAKSIES Die Tempo Van N Reaksie Meet Van Reaksietempo Meganisme Van Reaksie En Van Katalise Hoofstuk 4 CHEMIESE EWEWIG Chemiese Ewewig En Faktore Wat Ewewig Beïnvloed Die Ewewigskonstante, Kc Toepassing Van Ewewigsbeginsels Toepassing Van Ewewigsbeginsels In Die Nywerheid Hoofstuk 5 SURE EN BASISSE Suur-Basis Reaksies -Relatiewe Sterkte Van Sure -Outo-Ionisasie Van Water En Kw -Berekening Van Die Konsentrasie Van N Oplossing -Suur, Basis En Neutrale Oplossings Suur-Basis Titrasies Toepassings Van Sure En Basisse Pg 1 Pg 8 Pg 27 Pg 64 Pg 71 Pg 86 Pg 99 Pg 130 Pg 137 Pg 145 Pg 157 Pg 167 Pg 173 Pg 198 Pg 224 Hoofstuk 6 ELEKTROCHEMIESE REAKSIES Elektrochemiese Redoksreaksies Pg 227 Prosesse En Redoksreaksies In Galvaniese Selle Pg 241 Prosesse En Redoksreaksies In Elektrolitiese Selle Pg 267 Praktiese Toepassing Van Elektrolise Pg 286 Hoofstuk 7 Onderwerp 2 CHEMIESE SISTEME DIE CHEMIESE INDUSTRIE Elemente In Kunsmis Industriële Vervaardiging Van Kunsmis Pg 306 Pg 312

3 Nota s:

4

5 Hoofstuk 2 ENERGIE EN CHEMIESE VERANDERING ENERGIE BETROKKE BY CHEMIESE REAKSIES BINDINGSENERGIE Wanneer stowwe met mekaar reageer, word bestaande bindings tussen atome, molekule of ione verbreek en word nuwe bindings gevorm, wat die ontstaan van nuwe stowwe tot gevolg het. Om bindings tussen deeltjies te breek, is energie nodig (endotermies) terwyl die vorming van nuwe bindings gewoonlik gepaard gaan met d ie vrystelling van energie (eksotermies). kend as bindingsenergie. neer dieselfde binding gevorm word. 2 toegevoeg word wat gelyk is aan die bindingsenergie. Die opname van energie is 'n endotermiese proses. 2 (g) kj deur die twee atome. Die vrystel van energie is 'n eksotermiese proses. 2 (g) kj REAKSIEWARMTE IN CHEMIESE REAKSIES sel kan styg of daal. Energie veranderinge is nie altyd net as 'n oordrag van warmte waarneembaar nie, maar energie kan ook as byvoorbeeld elektriese energie of ligenergie vrygestel of opgeneem word. Chemiese reaksies waartydens energie vrygestel word, staan bekend as eksotermiese reaksies en chemiese reaksies waartydens energie opgeneem word, staan bekend as endotermiese reaksies. Die energie (E) wat opgeneem of vrygestel word in 'n chemiese reaksie word die reaksiewarmte ge- R produkte - E reaktante eksotermiese reaksie is E produkte < E reaktante en is (d.w.s. negatief). 'n Eksotermiese reaksie is dus een waar die energie van die produkte MINDER is as die energie van die reaktante. Energie word aan die omgewing vrygestel. Die temperatuur van die reaksie styg. endotermiese reaksie is E produkte > E reaktante en is (d.w.s. positief). 'n Endotermiese reaksie is dus een waar die energie van die produkte MEER is as die energie van die reaktante. Energie word deur die reaktante opgeneem (toegevoeg). Die temperatuur van die reaksie daal. AKTIVERINGSENERGIE EN DIE GEAKTIVEERDE KOMPLEKS k (kinetiese energie) beskik om die reaksie te laat begin. Hierdie minimum hoeveelheid energie om die reaksie aan die gang te kry staan as die aktiveringsenergie (E A ) bekend. Aktiveringsenergie is die minimum energie benodig vir 'n reaksie om plaas te vind. E k E A ), vind die reaksie spontaan plaas. addisionele energie (aktiveringsenergie) toegevoeg word in die vorm van hitte, lig of elektriese energie voordat die reaksie kan plaasvind. E A ) hoe vinniger vind die reaksie plaas. word nou n tussen produk (of tussen stap) gevorm wat die geaktiveerde kompleks vorming van die geaktiveerde kompleks as tussen produk (tussen of oorgang toestand) soos volg voorgestel word: CHEMIESE VERANDERING 1

6 N 2 2 (g) [N 2 O 2 2NO(g), waar N 2 O 2 (g) die geaktiveerde kompleks is. 'n Geaktiveerde kompleks is die onstabiele oorgangstoestand van reaktante na produkte Wanneer n geaktiveerde kompleks tydens n reaksie vorm, kan hierdie geaktiveerde kompleks óf tot die vorming van nuwe bindings aanleiding gee, d.w.s. molekule van produkte óf weer die ou bindings vorm en sodoende na die reaktante terugkeer. Dit maak dit moontlik vir n reaksie om dan n omkeerbare reaksie te vorm. GRAFIESE VOORSTELLING VAN ENERGIE EN VERANDERING (tydsverloop) voorstel. geaktiveerde kompleks [ABC] A aktiveringsenergie vir voorwaartse reaksie AB + C (reaktante), reaksiewarmte (of entalpieverandering) A (r) aktiveringsenergie vir terugwaartse reaksie A + BC (produkte) Vir die voorwaartse reaksie : AB + C as die aktiveringsenergie (E k E A + BC, met vrystelling van energie. produkte reaktante A A (r) ENDOTERMIESE REAKSIE 'n Endotermiese reaksie is 'n reaksie waartydens energie uit die omgewing opgeneem word en die tempera- van die reaksie of reaksiemengsel daal die reaktante. geaktiveerde kompleks A reaktante A (r) produkte diagram van 'n endotermiese reaksie produkte reaktante A A (r) produkte reaktante sodat A A (r) 2 ONDERWERP 2

7 EKSOTERMIESE REAKSIE 'n Eksotermiese reaksie is 'n reaksie waartydens energie deur die reaksie of reaksiemengsel aan die omgewing afgegee word en die die reaktante. geaktiveerde kompleks A reaktante A (r) produkte diagram van 'n eksotermiese reaksie produkte reaktante A A (r) produkte reaktante sodat A A (r) UITWERKING VAN 'N KATALISATOR 'n Katalisator word in baie chemiese reaksies gebruik om die tempo van die reaksie te versnel. 'n Katalisator verskaf 'n ander pad of meganisme waarlangs die reaksie kan plaasvind en verlaag die aktiveringsenergie. (Jy sal meer oor die uitwerking van 'n katalisator in Hoofstuk 3 leer.) geaktiveerde kompleks aktiveringsenergie vir voorwaartse reaksie sonder katalisator BC + DE reaktante aktiveringsenergie vir voorwaartse reaksie met katalisator BD+ CE produkte diagram van 'n ongekataliseerde en gekataliseerde eksotermiese reaksie A ) vir die gekataliseerde reaksie laer is as vir die ongekataliseerde reaksie, en hoe laer die A, hoe hoër is die tempo van die reaksie. Oefening ENERGIE BETROKKE BY CHEMIESE REAKSIES 1. Energie is betrokke óf wanneer bindings gebreek óf wanneer bindings gevorm word in 'n chemiese reaksie. Toon aan dat hierdie prosesse bepaal of die reaksie as geheel eksotermies of endotermies sal wees. CHEMIESE VERANDERING 3

8 2. Verduidelik die volgende begrippe: 2.2 Aktiveringsenergie : 2.3 Geaktiveerde kompleks : 3. Reaksiewarmte, produkte reaktante 3.1 Vir 'n reaksie is produkte reaktante, sodat 3.2 Vir 'n reaksie is produkte reaktante, sodat. 4.2 Is die reaksie eksotermies of endotermies? Gee 'n rede vir jou antwoord. 4.3 Sal die omgewing warmer of kouer voel as die reaksie plaasvind? X en Y op 'n assestelsel voor. Waar die chemiese potensiële energie van die reaktante op die grafiek afgelees kan word. Waar die chemiese potensiële energie van die produkte op die grafiek afgelees kan word. Waar die aktiveringsenergie op die grafiek afgelees kan word. 4 ONDERWERP 2

9 6. Beskou die volgende potensiële energiediagramme: geaktiveerde kompleks reaktante geaktiveerde kompleks A produkte reaktante A produkte geaktiveerde kompleks geaktiveerde kompleks reaktante A produkte reaktante A produkte 6.2 Watter reaksies is eksotermiese reaksies? 6.3 Watter reaksie het die grootste aktiveringsenergie? 6.4 Watter reaksie sal die vinnigste verloop? Verduidelik. CHEMIESE VERANDERING 5

10 A A (r)? 8. Teken 'n potensiële energiediagram vir die reaksie 2 waar E A Toon op jou diagram waar die geaktiveerde kompleks voorkom. A (f) en E A (r)) aan te toon vir die reaksie: A A (f) en E A (r)) aan te toon vir die reaksie: A A behels meer as een stap. Beskou die volgende potensiële energiediagram vir die reaksie wat uit meer as een stap bestaan: A B C D 6 ONDERWERP 2

11 11.2 Watter stap verloop die vinnigste? Gee 'n rede vir jou antwoord Wat is die aktiveringsenergie van elk van die reaksies? 13. Die volgende diagram illustreer die potensiële energie diagram vir die reaksie: I 2 2 I I I 2 2? 13.2 Wat is die aktiveringsenergie vir die reaksie I I 2 2? 13.3 Wat is die aktiveringsenergie vir die reaksie I 2 2 I? 13.4 Is die reaksie endotermies of eksotermies? [I 2 2 ] I 2 2 I I I 2 2 I CHEMIESE VERANDERING 7

12 Hoofstuk 3 TEMPO EN OMVANG VAN REAKSIES DIE TEMPO VAN 'N REAKSIE WAT WORD BEDOEL MET "TEMPO VAN 'N REAKSIE"? Om chemiese reaksies te beheer, moet ons verstaan wat hulle beinvloed en vinnig of stadig laat reageer. Alle reaksies verloop nie teen dieselfde tempo (spoed) nie. Die roes van yster is byvoorbeeld n reaksie wat baie stadig verloop, terwyl natrium baie vinnig met water reageer. Die studie van die tempo van chemiese reaksies staan bekend as reaksiekinetika belang in die chemiese industrie om chemiese prosesse so doeltreffend as moontlik te laat verloop. (1) Roes is 'n stadige reaksie terwyl (2) natrium baie vinnig met water reageer. 'n Chemiese reaksie word soos volg geskryf: Reaktante (R) Produkte (P). Dit vertel dat die reaktante opgebruik word terwyl die produkte tydens die verloop van die reaksie gevorm word. Die konsentrasie of aantal mol van die reaktante neem af, terwyl die konsentrasie of aantal mol produkte toeneem. Ons kan vertel hoe vinnig 'n reaksie plaasvind oor 'n sekere eenheidstyd ('n sekere tydsverandering) deur te kyk na Die spoed waarteen die reaksie plaasvind word die tempo van die reaksie genoem of kortweg die reaksietempo. Die tempo waarteen iets plaasvind dui 'n verandering van iets per eenheidstyd aan, bv. 'n verandering in die konsentrasie van die reaktante per eenheidstyd of 'n verandering in die konsentrasie van die produkte per eenheidstyd. Dit word genoem die tempo van die reaksie of kortweg die reaksietempo. Ons kan reaksietempo Reaksietempo is die verandering in konsentrasie van reaktante of produkte per eenheidstyd. Reaksietempo kan soos volg bereken word, wanneer die verandering in konsentrasie, (in mol.dm -3 ), van die reaktant(e) of produk(te) en die tyd, (in s), waaroor die verandering plaasgevind het bekend is..dm -3.s -1 Ons kan die tempo van die reaksie ook monitor deur:.s -1.s -1 3.s -1 Ander mates van tempo wat ons ook kan gebruik is: 8 ONDERWERP 2

13 Voorbeeld 1 Bereken die gemiddelde reaksietempo deur gebruik te maak van die gegewe voorwaardes vir elk van die volgende reaksies: 1.1 In die teenwoordigheid van mangaan(iv)oksied as katalisator, ontbind 'n 100 cm 3 waterstofperoksied oplossing om 20 cm 3 suurstof in 15 sekondes te gee. 2H 2 O Wanneer die reaksie in (1) uitgevoer word in 'n verseëlde houer, verhoog die druk in die houer van 1 atm tot 1,8 atm in 15 sekondes. 1.3 Wanneer 25 g kalsiumkarbonaat in 500 cm 3 van 'n 2 mol.dm -3 soutsuur oplossing gegooi word, veroorsaak die ontsnap van koolstofdioksied dat die reaksiemengsel se massa afneem met 2,45 g in 2 minute Stikstof reageer met suurstof in 'n verseëlde houer om stikstofdioksied te vorm. N Die konsentrasie van stikstofdioksied vermeerder tot 0,48 mol.dm -3 in 2 sekondes. Antwoord cm 3-0 cm 3 = 15 s - 0 s = 1,33 cm 3.s = 1,8 atm - 1 atm 15 s - 0 s = 0,053 atm.s ,45 g - 0 g = 120 s - 0 s = 0,02 g.s ,48 mol.dm -3-0 = mol.dm -3 2 s - 0 s = 0,24 mol.dm -3.s -1 GRAFIESE VOORSTELLING VAN DIE TEMPO VAN 'N REAKSIE A B A en produk B met tyd. 40 reaktant A Konsentrasie (mol.dm -3 ) produk B Tyd (s) CHEMIESE VERANDERING

14 Konsentrasie (mol.dm -3 ) gradiënt (helling) is steil (reaksie is vinnig) reaktant A 20 gradiënt (helling) neem af (reaksie is stadiger) Tyd (s) gradiënt (helling) = 0 (reaksie stop) Konsentrasie van reaktant A teen tyd niger is die tempo (spoed) van die reaksie. negatiewe gradiënt. 0 s tot 30 s konsentrasie van reaktant A neem vinnig af. Die tempo van enige reaksie is altyd die vinnigste aan die begin van 30 s tot 60 s Na 60 s word geen reaktant meer opgebruik nie. positiewe gradiënt. 0 s tot 30 s 30 s tot 60 s Na 60 s word geen produk meer gevorm nie. 1. Gemiddelde reaksietempo Die gemiddelde reaksietempo is die verandering in konsentrasie van reaktant(e) of produk(te) oor 'n bepaalde tyd. Ons kan die gemiddelde reaksietempo van 'n reaksie bereken deur twee punte op die kurwe met 'n reguit lyn te verbind (genoem 'n sylyn) en die gradiënt van hierdie lyn te bereken. Konsentrasie (mol.dm -3 ) produk B gradiënt (helling) is steil (reaksie is vinnig) gradiënt (helling) = 0 (reaksie stop) gradiënt (helling) neem af (reaksie is stadiger) Tyd (s) Konsentrasie van produk B teen tyd Konsentrasie (mol.dm -3 ) f t 20 Tyd (s) t f 30 reaktant A t mol.dm mol.dm -3 = 60 s - 10 s = -0,46 mol.dm -3. s -1 Konsentrasie (mol.dm -3 ) f produk B 20 t t f Tyd (s) 2 1 t mol.dm mol.dm -3 = 60 s - 10 s = 0,46 mol.dm -3. s ONDERWERP 2

15 2. Oombliklike reaksietempo Die oombliklike reaksietempo (ook momentele reaksietempo) is die verandering in konsentrasie van reaktant(e) of produk(te) by 'n bepaalde oombliklike (momentele) tyd. Ons kan die oombliklike reaksietempo op 'n bepaalde tydstip verkry deur 'n raaklyn te trek op daardie tydstip en die gradiënt van hierdie raaklyn te bereken. Konsentrasie (mol.dm -3 ) f t 20 reaktant A Tyd (s) t f Konsentrasie (mol.dm -3 ) f t produk B Tyd (s) t f 2 1 t mol.dm mol.dm -3 = 50 s - 10 s = -0,5 mol.dm -3. s t mol.dm mol.dm -3 = 50 s - 10 s = 0,5 mol.dm -3. s -1 Voorbeeld 2 Die ontbinding is uitgevoer in 'n 2 dm 3 houer. Bereken die 2.1 gemiddelde reaksietempo (in mol.s -1 ) vir t = 5 s tot t = 35 s van die reaksie. 2.2 oombliklike reaksietempo (in mol.dm -3.s -1 ) van die reaksie by t = 10 s. 1,4 Konsentrasie (mol.dm -3 ) 1,2 1,0 0,6 0,6 0,4 0,2 Antwoord 2.1 Konsentrasie (mol.dm -3 ) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0, ,2 t f t f Tyd (s) Tyd (s) Trek 'n reguit lyn (sylyn) wat die punte t = 5 s tot t = 35 s met mekaar verbind. Verkry die konsentrasie c i by t i (5 s) en c f by t f (35 s). Bereken die aantal mol vir elk van hierdie konsentrasies. By t = 5 s =? mol = 0,8 mol.dm -3 = 2 dm 3 = (0,8 mol.dm -3 )(2 dm 3 ) = 1,6 mol By t = 35 s f =? mol f = 0,2 mol.dm -3 = 2 dm 3 f f = (0,2 mol.dm -3 )(2 dm 3 ) = 0,4 mol CHEMIESE VERANDERING 11

16 2.2 Trek 'n raaklyn aan t = 10 s. Verkry die konsentrasie c i by t i asook c f by t f vir die raaklyn en bereken die gradiënt van die raaklyn. Konsentrasie (mol.dm -3 ) Bereken nou die gemiddelde reaksietempo = 1,6 mol f = 0,4 mol t = 5 s t f = 35 s 2 1 t 2 1 0,4 mol - 1,6 mol = 35 s - 5 s = -0,04 mol.s -1 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 f t t f Tyd (s) = 0,8 mol.dm -3 t = 2,5 s f = 0,1 mol.dm -3 t f = 20 s 2 1 t 2 1 0,1 mol.dm -3-0,8 mol.dm -3 = 20 s - 2,5 s = -0,04 mol.dm -3.s -1 ONTHOU: Vrae kan berekeninge van tempo in terme van verandering in konsentrasie, massa, volume en getal mol insluit! BOTSINGSTEORIE Alle materie bestaan uit klein deeltjies (atome, molekule of ione) wat in voortdurende willekeurige beweging is. Deeltjies bots met mekaar en die kante van die houer. botsingsteorie tjies (atome, molekule of ione) slegs plaasvind wanneer sie uit nie, anders sou alle reaksies vinnig verloop het. Die voorwaardes wat bepaal of botsings tussen twee deeltjies tot 'n chemiese reaksie sal lei is: kinetiese energie besit om die afstotende kragte tussen hulle te oorkom sodat hulle nader aan mekaar kan beweeg. le die korrekte oriëntasie hê. NO O 3 Effektiewe botsing NO 2 O 2 Voorstelling van 'n oneffektiewe en effektiewe botsing. 12 ONDERWERP 2 NO + + O 3 Oneffektiewe botsing 1. Oriëntasie van die botsings Om die korrekte oriëntasie tot effektiewe botsing lei. 2. Energie van die molekule Die temperatuur van 'n gasmengsel is 'n maatstaf van die gemiddelde kinetiese energie (E k ) van die molekule. gie. Die molekule beweeg vinniger. Dit lei tot meer botsings en meer effektiewe botsings. A tiese energie beskik wat die aktiveringsenergie genoem word. Aktiveringsenergie is die minimum kinetiese energie wat benodig is vir 'n reaksie om plaas te vind. Slegs molekule met E k E A bots effektief. Die tempo waarteen die reaksie plaasvind is dus direk eweredig aan: k A. + + A NO + + O 3

17 FAKTORE WAT REAKSIETEMPO BEÏNVLOED EN DIE BOTSINGSTEORIE aard van die reaktante. temperatuur waarby die reaksie uitgevoer word. konsentrasie druk op reaktante in 'n gasfase. reaksie-oppervlakte (toestand van verdeeldheid) van n vastestof reaktant. katalisator. Die uitwerking wat hierdie faktore op die tempo van 'n chemiese reaksie het kan verduidelik word in terme van die botsingsteorie wat soos volg saamgevat word: FAKTOR 1 rende stowwe Die verbreek en vorming van bindings tydens die reaksie bepaal die tempo 2 Temperatuur Temperatuur is direk eweredig aan die gemiddelde kinetiese energie van die molekule. Hoe hoër die temperatuur van die reaksiemengsel is, hoe vinniger vind die reaksie plaas. [Die reaksietempo verdubbel vir elke 10 ºC wat die temperatuur styg.] Tydens 'n chemiese reaksie moet bindings in die reaktantmolekule eers verbreek word om "vrye" deeltjies (atome of ione) te vorm. Hierdie "vrye" deeltjies kan dan herrangskik om nuwe bindings in die produkmolekule te vorm. Die bindingsenergie wat nodig is om die bestaande bindings in die reaktantmolekule te breek wissel. Reaksie tussen ioniese stowwe in oplossing is gewoonlik by kamertemperatuur vinnig omdat geen bindings herangskikking plaasvind nie en omdat die vrye ione in groot getalle met mekaar in aanraking kom. + - (aq) Reaksies tussen molekulêre stowwe behels die verbreking van kovalente bindings. Sulke reaksies is geneig om stadiger plaas te vind by kamertemperatuur. 2H 2 + O 2 2H 2 O Die reaktiwiteit van stowwe beinvloed die tempo waarteen reaktante met mekaar reageer. Bv. in Groep 1 op die Periodieke Tabel neem die reaktiwiteit van die metale van bo na onder toe. C is 'n meer aktiewe element as Na. Net so in die reaksie tussen Mg en Zn met soutsuur, sal Mg vinniger met soutsuur reageer as Zn, omdat Mg hoër op verskyn in die aktiwiteitsreeks as Zn en is daarom 'n meer aktiewe metaal as Zn. Indien die temperatuur van 'n reaksiemengsel verhoog word: k. lae temperatuur hoë temperatuur Die tempo van 'n chemiese reaksie sal toeneem as die temperatuur styg 3 Konsentrasie (oplossings) Reaksietempo is direk eweredig aan die konsentrasie van die reagerende stowwe. Hoe hoër die konsentrasie van die reagerende stowwe (reaktante) is, hoe vinniger vind die reaksie plaas. Met 'n verhoging in die konsentrasie van die reaktante: de oplossing (meer molekule in 'n gegewe volume teenwoordig). k. lae konsentrasie hoë konsentrasie Die tempo van 'n chemiese reaksie sal toeneem as die konsentrasie toeneem CHEMIESE VERANDERING 13

18 4 Druk (gasse) FAKTOR 5 Reaksie-oppervlakte (vaste stowwe) In die geval van gasse word die konsentrasie verhoog deur die druk van die reagerende stowwe te verhoog. Die tempo van 'n chemiese reaksie sal toeneem as die druk van die gasvormige reaktante verhoog word. Hoe fyner 'n stof verdeel is, hoe groter is die reaksieoppervlakte (kontakoppervlakte) en hoe vinniger vind die reaksie plaas. Toename in druk op 'n gas het dieselfde uitwerking as 'n toename in konsentrasie. Hoe hoër die druk van die gasreaktante: k. Hoe fyner die stof verdeel is: botsings. effektiewe botsings per tyd (per sekonde). klein reaksieoppervlakte groot reaksieoppervlakte met die reaksie-oppervlaktes van dieselfde kubus opgedeel in 8 kleiner kubusse, met 1 cm sy-lengtes. Pynstillers soos "Grandpa-poeier" word in poeiervorm verkoop eerder as in tabletvorm, vir vinniger werking. 'n Fyngemaakte "Grandpa-tablet" is in 'n groter toestand van verdeeldheid as 'n heel een, en bedek dus 'n groter oppervlakte. 6 Katalisator Byvoeging van 'n geskikte katalisator verhoog die tempo van 'n chemiese reaksie. 'n Katalisator ondergaan self geen permanente verandering tydens die reaksie nie. Die tempo van 'n chemiese reaksie sal toeneem as die reaksie-oppervlakte van die vastestof reaktant toeneem 2 cm verdeel in kubusse met 1cm 2 cm sy-lengte 2 cm Totale reaksie-oppervlakte van een groot kubus: = 6 vlakke 4 cm 2 per vlak = 24 cm cm 1 cm 1 cm Totale reaksie-oppervlakte van 8 kleiner kubusse: = 8 kubusse 6 vlakke 1 cm 2 per vlak = 48 cm 2 Indien 'n katalisator tydens die reaksie bygevoeg word: verskaf 'n alternatiewe roete vir die reaksie met 'n laer aktiveringsenergie.) k. tyd (per sekonde). 'n Positiewe katalisator is 'n stof wat die tempo van 'n chemiese reaksie verhoog sonder om self 'n permanente verandering te ondergaan. plaasvind. konsentrasie bly dieselfde). energie van die reaktante en produkte is onveranderd. 14 ONDERWERP 2

19 PRAKTIESE EKSPERIMENTE Jou onderwyser sal vir jou die volgende eksperimente oor die invloed van elk van die faktore op die tempo van 'n chemiese reaksie demonstreer. EKSPERIMENT 1 Deel 1: Bepaal die faktore wat 'n chemiese reaksie beïnvloed Doel: Om die uitwerking van konsentrasie op die tempo van 'n reaksie te ondersoek. Metode: 1. Gooi 30 cm 3 asyn in 'n glasbeker en 15 cm 3 water in 'n ander glasbeker. 2. Plaas 'n spatel vol koeksoda in elk van die bekers op dieselfde tyd. Kyk wat gebeur. Waarneming en verklaring: Skryf jou waarneming neer en gebruik die botsingsteorie om jou waarneming te verklaar. Gevolgtrekking: Reaksie tussen asyn en koeksoda. Wat jy benodig gaasdraad sieglas bikarbonaat NaHCO ) Vita tablet KIO 3 ) 2 SO 4 ) (H 2 O 2 ) (MnO 2 ) Deel 2 Doel: Om die uitwerking van temperatuur op die tempo van 'n reaksie te ondersoek. Metode: 1. Gooi 50 cm 3 onverdunde asyn in elk van twee glasbekers. 2. Plaas een glasbeker op 'n driepootstaander met gaasdraad en gebruik 'n Bunsenbrander om die beker met asyn te verhit tot 60 ºC. Meet die temperatuur met 'n termometer. 3. Verwyder die beker vanaf die driepootstaander en plaas beide bekers met asyn langs mekaar. in 'n glasbeker met warm asyn en kyk wat gebeur. Vergelyk reaksie van Alka Selzer tablet in koue asyn en warm asyn. Waarneming: Skryf jou waarneming neer en gebruik die botsingsteorie om jou waarneming te verklaar. CHEMIESE VERANDERING 15

20 Gevolgtrekking: Deel 3 Doel: Om die uitwerking van temperatuur en konsentrasie op die tempo van 'n reaksie te ondersoek. Metode: Oplossing A Los 2 g kaliumjodaat (KIO 3 ) op in cm 3 water. Oplossing B Maak 2 g stysel tot 'n pasta en los dit op in 500 cm 3 kokende water. Laat die oplossing afkoel en voeg 500 cm 3 koue water by om cm 3 oplossing te maak. Voeg 5 cm 3 van 'n 1 mol.dm -3 -swawelsuur oplossing by. 1. Temperatuur (a) Bepaal hoe die temperatuur die tempo van die reaksie beïnvloed deur vier afsonderlike bekers met 100 cm 3 delik die volgende temperature: 30 ºC, 40 ºC, 50 ºC en 60 ºC. (b) Gooi by elk van hierdie oplossings 100 cm 3 van oplossing B en neem die tyd wat dit elke oplossing neem om van kleur te verander. Waarneming en verklaring: Skryf jou waarneming neer en gebruik die botsingsteorie om jou waarneming te verklaar. Neem die tyd wat dit vir elke oplossing neem om van kleur te verander. Gevolgtrekking: 16 ONDERWERP 2

21 2. Konsentrasie (a) Bepaal hoe die konsentrasie die tempo van die reaksie beïnvloed deur vier bekers met 50 cm 3 Oplossing B gevoeg, te maak. Maak verder verskillende konsentrasies van die mengsel soos volg: 50 cm 3 mengsel + 0 cm 3 water, 40 cm 3 mengsel + 10 cm 3 water, 30 cm 3 mengsel + 20 cm 3 water en 20 cm 3 mengsel + 30 cm 3 water. (b) Gooi nou by elk 50 cm 3 3 van Oplossing B (met dieselfde konsentrasie) en neem die tyd hoe lank dit vir die oplossing neem om van kleur te verander. Waarneming en verklaring: Skryf jou waarneming neer en gebruik die botsingsteorie om jou waarneming te verklaar. Gevolgtrekkking: Deel 4 Doel: Om die uitwerking van 'n katalisator op die tempo van 'n reaksie te ondersoek. Metode: (a) Plaas 'n 250 cm 3 glasbeker op 'n skinkbord of glasbord. (b) Gooi 100 cm 3 van 'n 6% waterstofperoksied oplossing in die beker. (c) Voeg ongeveer 'n ¼ teelepel mangaan(iv)oksied in die beker en neem waar wat gebeur. Waarneming en verklaring: Skryf jou waarneming neer en gebruik die botsingsteorie om jou waarneming te verklaar. Oplossings met 'n hoër konsentrasie reageer vinnig as oplossings met 'n laer konsentrasies. Mangaan(IV)oksied word in beker met waterstofperoksied oplossing gegooi. CHEMIESE VERANDERING 17

22 Metode: (a) Plaas 'n suikerblokkie in 'n glasbakkie of op 'n horlosieglas. Hou 'n brandende vuurhoutjie teen die suikerblokkie en neem waar wat gebeur. (b) Bedek 'n tweede suikerblokkie met geaktiveerde koolstof (verpoeierde houtskool) en plaas dit in die glasbakkie of op 'n horlosieglas. Hou 'n brandende vuurhoutjie naby die bedekte suikerblokkie en neem waar wat gebeur. Waarneming en verklaring: Skryf jou waarneming neer en gebruik die botsingsteorie om jou waarneming te verklaar. Suikerblokkie brand vinniger met verpoeierde houtskool. Gevolgtrekkking: Veiligheid: Noem moontlike veiligheidsmaatreëls wat getref moet word vir Deel 1 tot Deel 4 van hierdie eksperiment. 18 ONDERWERP 2

23 Oefening 1 DIE TEMPO VAN 'N REAKSIE reaksietempo. 2. Wanneer 0,36 g magnesium by 50 cm 3 van 'n 1 mol.dm -3 soutsuur oplossing gegooi word by kamertemperatuur, reageer dit volledig. Die magnesium verdwyn in 90 sekondes. Terselfdertyd word 360 cm 3 waterstofgas gevorm. 2 2 Bereken die tempo van die reaksie uitgedruk in terme van: 2.1 tempo van afname in massa (g) van Mg. 2.2 tempo van afname in konsentrasie (mol.dm -3 ) 2.3 tempo van toename in volume (cm 3 ) van H 'n Waterstofperoksied oplossing dissosieer stadig by kamertemperatuur volgens die volgende vergelyking: 2H 2 O Die volgende resultate is verkry vir die ontbinding van waterstofperoksied: 3.1 Bereken die gemiddelde tempo van ontbinding (in mol.dm -3.s -1 ) van die H 2 O 2 (aq) in die eerste 400 s. H 2 O 2.dm -3 ) 0 0, , , , ,0086 Vraag 3.1 wees? Gee 'n rede vir die antwoord. 3.3 Bereken die massa suurstof wat in die eerste 600 s berei word indien 50 cm 3 waterstofperoksied in hierdie tydinterval ontbind. CHEMIESE VERANDERING 19