Activeringsenergie en katalyse

Prioriteit: 🔴 Hoog

In 7 van de 8 onderzochte examenjaren, meestal als energiediagram compleet maken “zodat duidelijk wordt wat de invloed van de katalysator is” of als verklaring van een snelheidsverschil (1–3p).

Wat moet je kunnen?

• In een energiediagram de geactiveerde toestand en het effect van een katalysator tekenen, met bijschriften.
• Verklaren waarom een reactie (of bijreactie) pas bij hoge temperatuur of na belichting start.
• Een diagram kiezen dat past bij gegevens over de snelheid van stappen.
• Uitleggen wat een katalysator niet verandert.

De kern

Een katalysator …
verlaagt de activeringsenergie	✓ (andere reactieroute)
verhoogt de reactiesnelheid (heen en terug)	✓
verkort de insteltijd van een evenwicht	✓
verandert de reactiewarmte $\Delta E$	nee
verandert de ligging van het evenwicht of $K$	nee
wordt verbruikt	nee

• Geactiveerde toestand = overgangstoestand: de top van het diagram. $E_{\text{act}}$ = top min beginniveau.
• Hogere temperatuur: meer deeltjes hebben genoeg energie om over de top te komen, dus meer effectieve botsingen.
• Een reactie met een hoge activeringsenergie verloopt pas bij een hoge temperatuur (of met licht, dat bindingen breekt of radicalen vormt).
• Hoe lager de activeringsenergie, hoe sneller de reactie (bij dezelfde temperatuur).
• Enzymen zijn biologische katalysatoren, zie Enzymen als biokatalysator.

Zo wordt het gevraagd

• “Teken de ontbrekende energieniveaus met bijbehorende bijschriften zodat duidelijk wordt wat de invloed van de katalysator is” (2026-2, 2022-1). Punten: lagere top, zelfde begin- en eindniveau, bijschriften.
• “Geef een mogelijke verklaring waarom de vorming van nevenproducten in R3 alleen optreedt bij een hoge temperatuur” (2018-1).
• “Leg uit bij welke waarde van het massapercentage … de reactiesnelheid het hoogst is” met een grafiek van de activeringsenergie (2024-1).
• “Leg uit waarom de polymerisatie pas start na het beschijnen met het lampje” (2025-2).

Uitgewerkt voorbeeld

Energiediagram met katalysator (examenstijl, vergelijk 2022-1 vraag 3)

In het linker diagram staat de reactie zonder katalysator. Teken de reactie met katalysator.

1. Beginstoffen: zelfde niveau, bijschrift “beginstoffen”.
2. Top (geactiveerde toestand): lager dan zonder katalysator, bijschrift “geactiveerde toestand”.
3. Producten: zelfde niveau als zonder katalysator, want $\Delta E$ verandert niet.

Controle: alleen de top is verschoven. Staan de producten op een ander niveau, dan is het fout. ✓

Bijreactie alleen bij hoge temperatuur (examenstijl, vergelijk 2018-1 vraag 16)

1. De bijreactie heeft een hogere activeringsenergie dan de hoofdreactie.
2. Bij lage temperatuur hebben vrijwel geen deeltjes genoeg energie voor de bijreactie.
3. Bij hoge temperatuur wel: dan ontstaan ook nevenproducten.

Valkuilen

• Bij een katalysator ook het productniveau verschuiven.
• Zeggen dat een katalysator het evenwicht naar rechts verschuift.
• “Geactiveerde toestand” en “activeringsenergie” door elkaar halen: het eerste is een niveau, het tweede een verschil.
• Bijschriften vergeten in een tekenvraag.
• Denken dat een exotherme reactie geen activeringsenergie nodig heeft.

Test jezelf

Wat gebeurt er met de insteltijd van een evenwicht als je een katalysator toevoegt? En met de ligging?

De insteltijd wordt korter; de ligging blijft gelijk.

Reactie A heeft $E_{\text{act}}$ = 50 kJ mol⁻¹, reactie B 120 kJ mol⁻¹. Welke is bij kamertemperatuur het snelst?

A: de lagere activeringsenergie, dus meer botsingen hebben genoeg energie.

Waarom start een radicaalpolymerisatie pas bij belichting?

Licht levert de energie om de initiator te splitsen in radicalen: zonder licht wordt de activeringsenergie niet gehaald.

Examenvragen om te oefenen

Doe deze vragen uit echte examens

• 2022 tijdvak 1, vraag 3: invloed van een katalysator in twee energiediagrammen tekenen (3p)
• 2026 tijdvak 2, vraag 5: energieniveaus met katalysator en bijschriften (3p, samen met exotherm/endotherm)
• 2024 tijdvak 1, vraag 9: hoogste reactiesnelheid uit een grafiek van de activeringsenergie (2p)
• 2024 tijdvak 2, vraag 22: geactiveerde toestanden in twee diagrammen (2p)
• 2018 tijdvak 1, vraag 16: nevenproducten alleen bij hoge temperatuur (1p)

Alle vindplaatsen

Aangetroffen in 7 van de 8 onderzochte examenjaren (2018–2026, 2020: geen examen gehouden) — 87,5%.

• 2026 tijdvak 2: vraag 5
• 2025 tijdvak 2: vraag 12
• 2024 tijdvak 2: vraag 22
• 2024 tijdvak 1: vraag 9
• 2023 tijdvak 2: vraag 24
• 2022 tijdvak 3: vraag 8
• 2022 tijdvak 1: vraag 3
• 2021 tijdvak 2: vraag 22
• 2018 tijdvak 1: vraag 16

---

Ondersteunende onderwerpen

• Reactie-energie exotherm endotherm

Onderwerpen die dit ondersteunt

• Reactiesnelheid
• Verschuiving van evenwicht
• Enzymen als biokatalysator