Het botsende-deeltjesmodel

Reacties kunnen heel snel verlopen, zoals een explosie, of heel langzaam, zoals het roesten van ijzer. Hoe snel een reactie kan verlopen, wordt beschreven door de reactiekinetiek. Een belangrijk deel hiervan hangt af van de snelheid van een reactie. Veranderingen in reactiesnelheid kunnen toegelicht worden met het botsende-deeltjes model. Maar wat is dit model precies en wat moet je ervan weten? Je leest het hier.

Video

Wil je graag een volledige uitleg over het botsende-deeltjesmodel zien? Check dan onderstaande video van Scheikundelessen.

 

Wat is het botsende-deeltjesmodel?

Het botsende-deeltjesmodel is een model dat omschrijft dat moleculen altijd in beweging zijn en ook met elkaar botsen. Hierbij worden moleculen voorgesteld als bolletjes, deeltjes die alle kanten op bewegen, en dus ook willekeurig botsingen met elkaar aangaan. Vaak zijn deze botsingen niet effectief, wat betekent dat er geen reactie plaatsvindt als twee moleculen op elkaar botsen. Deze moleculen botsen dan niet hard genoeg om met elkaar te reageren. In de scheikunde ligt de nadruk meer op de effectieve botsingen. Dit zijn namelijk de botsingen tussen moleculen die wel een reactie veroorzaken. Maar een klein deel van de botsingen zijn effectieve botsingen. Als je het aantal effectieve botsingen kunt verhogen, zal de reactiesnelheid hoger worden.

Het aantal effectieve botsingen neemt toe door een aantal factoren, namelijk de concentratie van de deeltjes, de verdelingsgraad / het contactoppervlak, en de temperatuur. In het algemeen kan het aantal effectieve botsingen verhoogd worden op twee manieren:

1. Een hoger aantal botsingen zorgt voor een hoger aantal effectieve botsingen. In dit geval blijft het percentage effectieve botsingen van het totaal aantal botsingen gelijk, maar doordat er meer botsingen zijn, zijn er meer effectieve botsingen. Het aantal botsingen kan verhoogd worden op drie manieren, namelijk de concentratie verhogen, het contactoppervlak verhogen of de temperatuur verhogen.
2. Hardere botsingen zorgt voor een hoger aantal effectieve botsingen. In dit geval wordt het percentage effectieve botsingen van het totaal aantal botsingen hoger, omdat de deeltjes harder tegen elkaar aanbotsen. Dit kan verkregen worden door de temperatuur te verhogen.

Invloeden op het aantal effectieve botsingen

Er zijn een aantal dingen van invloed op het aantal effectieve botsingen:

Concentratie (aantal deeltjes)

Als de concentratie verhoogd wordt, zijn er meer deeltjes per volume-eenheid. Hierdoor wordt de kans dat de deeltjes botsen groter, en zullen er dus meer botsingen plaatsvinden. Als er meer botsingen plaatsvinden, zullen er ook meer effectieve botsingen zijn. Hierdoor gaat de reactiesnelheid omhoog.

Als de concentratie van één van de reagerende stoffen twee keer zo hoog wordt, zal het aantal botsingen ook ongeveer twee keer zo hoog worden. Twee keer zo veel botsingen betekent ruwweg ook twee keer zo veel effectieve botsingen. De reactiesnelheid gaat dus uiteindelijk ook twee keer zoveel omhoog.

Temperatuur (energie)

Bij een hogere temperatuur gaan de deeltjes harder en sneller heen en weer bewegen, omdat de deeltjes meer energie hebben. Er is dan niet alleen een grotere kans op een botsing, maar omdat de deeltjes ook krachtiger botsen, is er een groter percentage effectieve botsingen van het totaal aantal botsingen. Dit samen leidt tot een grotere reactiesnelheid. De twee factoren die meespelen bij het verhogen van de temperatuur zijn dus meer botsingen en hardere botsingen.

Verdelingsgraad (contactoppervlak)

Ook bij een groter contactoppervlak wordt de reactiesnelheid hoger. Dit is makkelijk te verklaren aan de hand van het botsende-deeltjes model. Botsingen tussen twee reagerende stoffen kunnen alleen plaatsvinden aan het oppervlak van een stof. Door bijvoorbeeld een vaste stof te vermalen tot poeder, wordt dit contactoppervlak veel groter, en kunnen er aan het oppervlak meer botsingen plaatsvinden per tijdseenheid. Hierdoor wordt de kans op botsingen groter en dus ook de kans op effectieve botsingen. Met een groter contactoppervlak gaat dus de reactiesnelheid omhoog.

Uit dit model volgt ook, dat een verdeling in losse deeltjes, zoals in een vloeistof of gastoestand, de hoogste verdelingsgraad heeft. Een reactie in de vloeistof of gasfase zal een hogere reactiesnelheid hebben dan een reactie tussen twee vaste stoffen.

Wat kan je verwachten op het examen?

Vaak moet je op het eindexamen iets uitleggen aan de hand van het botsende-deeltjesmodel. Het gaat hierbij eigenlijk altijd over het uitleggen van een toe- of afname in reactiesnelheid, wat wordt veroorzaakt door 1 of meerdere van de bovenstaande begrippen. Let bij dit soort vragen op dat je altijd de correcte begrippen in je antwoord noemt voor het examen. Maak enkele oefenvragen en check altijd of je het antwoord op de juiste manier hebt geformuleerd.