12.1 Kemiske reaktioner

12.1.1 Kemiske reaktionsligninger

En kemisk reaktion er, når kemiske forbindelser omdannes til andre kemiske forbindelser.

Introduktion til en kemisk reaktionsligning

Kemiske reaktioner kan skrives lidt som en ligning i matematik, men i stedet for et lighedstegn bruger man en reaktionspil.

I matematik betyder et lighedstegn, at det, der står på venstresiden, er det samme som på højresiden.

På samme måde skal det, der står på venstresiden af en reaktionspil, være det samme som på højresiden. I hvert fald i forhold til  nogle bevarelses-sætninger, som skal være opfyldt i alle reaktionsligninger.

12.1.2 Afstemning af reaktionsligninger

Der skal altid være lige mange grundstofatomer på højre side som på venstre side af reaktionspilen. I det følgende afstemmes et par kemiske reaktionsligninger.

Eksempel 1:
Afstemning af reaktionsligning

Afstemning af reaktionsligning. Hydrogen og Oxygen.

Her kan du se reaktionen foregå:

Hydrogen og Oxygen danner vand.

Hindenburg


Den mest kendte ulykke med hydrogen er nok det tyske luftskib Hindenburg. Hindenburg ankom under en rundrejse til New Jersey i USA i 1937. Under landingen brød luftskibet i brand. Hindenburg var 245 meter lang, og der var 97 personer ombord. 36 mennesker omkom, heraf én på jorden. Ulykken med Hindenburg endte æraen, hvor man fløj med luftskive.

Når tyskerne anvendte det brandfarlige hydrogen i stedet for det sikrere helium, var det fordi, amerikanerne ikke ville sælge helium til tyskerne, fordi de var bange for, at tyskerne ville udvikle brugen af luftskibe til militært brug.

Eksempel 2:
Afstem reaktionsligning

Afstemning af reaktionsligning. Magnesium og Oxygen.

Her kan du se reaktionene foregå:

Magnesium

Magnesium og Oxygen reagerer voldsomt med stor lysudsendelse. Magnesium anvendes i fyrværkeri og lysgranater.


12.1.3 Fast, flydende eller gas

Når man opskriver sin reaktionsligning, har man mulighed for at tilføje de forskellige stoffers tilstandsform. Der findes tre tilstandsformer nemlig fast (solid), flydende (liquid) og gas, og de forkortes (s), (l) og (g).

solid, liquid, gas i kemiske reaktionsligninger.

 Solid, liquid, gas i kemiske reaktionsligninger


Aktivitet: Afstem reaktionsligninger

Du skal afstemme reaktionslignigerne nedenfor. Du kender reaktanter og produkter, men antallet af hvert grundstof atom skal være det samme på begge sider af reaktionspilen.

Ikke afstemte reaktionsligninger

Ikke afstemte reaktionsligninger

12.1.4 Energi og kemiske reaktioner

Nogle reaktioner frigiver energi og andre kræver energi.

En vigtig reaktion er fotosyntese, hvor planter bruger solens energi til at opbygge molekyler, der indeholder energi – det kan være en sukkerroe. Den proces kræver altså energi.

Vi kan spise sukkerroens fructose, som vi kan forbrænde i vores krop og omsætte til energi.

Nogle reaktioner kræver energi, andre reaktioner frigiver energi.

Nogle reaktioner kræver energi, andre reaktioner frigiver energi.

I har i forsøget med brint-ballonen set, hvordan man ved afbrænding af hydrogen med oxygen får vand og en masse energi. Hvis man tilfører energi, kan man få reaktionen til at gå baglæns. Det er det, der sker i ved elektrolyse af vand.

12.1.5 Elektrolyse

Når man brænder hydrogen med oxygen, får man vand. Man kan få reaktionen til at gå den anden vej: Ved elektrolyse kan man spalte vand, H2O til H2 og O2. Denne reaktion kræver energi, som kommer fra elektrisk strøm.

Elektrolyse af vand

Elektrolyse af vand


Aktivitet: Elektrolyse af vand.

Se videoen “Elektrolyse af vand”. Spalt vand til H2 og O2.

I skal bruge en jævnstrøms-forsyning, et elektrolysekar med reagensglas og noget demineraliseret vand og lidt salt.

Gennemfør forsøget, test for hydrogen, og notér hvordan I har lavet forsøget, og hvad I har påvist ved forsøget.

Knaldgas

Hvis man blander den Hydrogen og Oxygen, man får ved elektrolysen, får man knaldgas. Det er meget eksplosivt. Da det japanske atomkraftværk, Fukushima, eksploderede, og den ene bygning styrtede i grus, var der tale om en kemisk reaktion. Vand bliver delt til H2 og O2, når temperaturen er tilstrækkelig høj. Så bygningen var fyldt med knaldgas.


12.1.6 Reversible – og irreversible reaktioner

Processen med magnesiums forbrænding til magnesiumoxid udviklede en masse energi, og magnesiumoxid har et meget lavere energi niveau end magnesium. Den reaktion kan man ikke lige få til at gå tilbage igen. Sket er sket. Det kaldes en irreversibel reaktion.

Afbrænding af hydrogen-ballonen, hvor hydrogen afbrændes med oxygen, frigives energi, men kan godt gå baglæns ved tilførsel af elektrisk energi, som I så ved elektrolyse af vand. Det kaldes en reversibel reaktion.

En reversibel reaktion er en kemisk reaktion, der kan gå begge veje. For eksempel kan kobbersulfat, der har vand bundet, afgive vandet og optage det hurtigt igen.

Reversibel reaktion

Reversibel reaktion


12.1.7 Reaktionshastighed

Atmosfærisk luft indeholder cirka 20 % Oxygen, ilt. Hvis man sætter iltkoncentrationen op, foregår forbrændingsreaktioner meget voldsommere og hurtigere.

Afbrænding i høj ilt-koncentration

Hvis man bygger et bål, og det har svært ved at komme i gang, kan man puste til det. Det, man i virkeligheden gør, er at tilføre ekstra ilt, så forbrændingen bedre kan foregå.

Der er flere måder at ændre reaktionshastigheder på: Man kan ændre koncentrationen af de stoffer der reagerer (kaldet reaktanterne), man kan ændre temperaturen, eller trykket.

Reaktionshastighed

Reaktionshastighed

Man kan også tilsætte en katalysator, der får reaktionen til at gå hurtigere, eller man kan tilsætte en inhibitor, der får reaktionen til at gå langsommere.

Aktivitet: Måling af reaktionshastighed.

Til forsøget skal I være forsigtige, da I skal arbejde med 4 molær stærk syre. Brug kittel, beskyttelsesbriller og udsug, da der kan komme små mængder saltsyre i luften.

Til forsøget skal I skal bruge:

zink clips

saltsyre (HCl), 1 Molær, 2 Molær og 4 Molær

100 ml konisk kolbe

100 ml målglas

en gummiprop med ét hul samt glas og slanger så I kan lede gasser ud af kolben

Fremgangsmåde:

Hæld 50 ml, 1 molær saltsyre i en 100 ml konisk kolbe.

Fyld et 100 ml måleglas helt med vand, og placer den på hovedet som vist på billedet.

Reaktionshastighed

Start forsøget ved at tilsætte 2 stk zink til syren, og start et stopur.

Aflæs sammenhørende værdier af rumfang og tid. Fortsæt, indtil måleglasset er fuldt, eller der ikke kommer mere gas.

I dette forsøg kommer der hydrogen gas (H2), hvilket er meget brandfarligt.

Gentag forsøget på samme måde for 2 molær og 4 molær saltsyre.

Reaktionen i dette forsøg er:

zink + saltsyre → zinkklorid + hydrogen

Zn + 2HCl →  ZnCl2 + H2(g)

Indsæt jeres værdier i samme koordinatsystem med tid ud af x-aksen og milliliter gas ud af y-aksen for alle 3 forsøg.

Hvad viser de 3 grafer?

Forsøg med reaktionshastighed

Forsøg med reaktionshastighed



Hvad ved du om kemiske reaktioner?


Læringsmål


Færdighedsmål

  • Eleven kan undersøge grundstoffer og enkle kemiske forbindelser
  • Eleven kan undersøge enkle reaktioner mellem stoffer

Vidensmål

  • Eleven har viden om kemiske reaktioner og stofbevarelse
  • Eleven har viden om kemiske symboler og reaktionsskemaer
  • Eleven har viden om energiomsætninger