---
title: "Katalyse"
book: "Scheikunde van basisschool tot bovenbouw"
subject: chemistry
language: nl
chapter: 42
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/42-katalyse
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 42 — Katalyse

Een fles waterstofperoxide staat maandenlang onveranderd in een badkamerkastje. Op een geschaafde knie gegoten schuimt ze meteen: iets in het bloed laat het in een paar seconden ontleden in water en zuurstof. Dat iets wordt niet verbruikt, en het staat niet in de vergelijking van de reactie. Het is een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst). [Katalysatoren](#def-g12-catalysis-catalyst) maken het grootste deel van de chemische industrie mogelijk, reinigen de uitlaatgassen van auto’s en sturen elke reactie van het leven.

**Wat je al weet.**

De snelheid van een reactie en de [kinetische factoren](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/41-reactiesnelheden#def-g12-reaction-rates-kinetic-factor) die haar veranderen ([Hoofdstuk 41](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/41-reactiesnelheden#ch-g12-reaction-rates)). Een mechanisme is een reeks [elementaire stappen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/40-reactiemechanismen-gebogen-pijlen#def-g12-curly-arrows-mechanism), via intermediairen ([Hoofdstuk 40](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/40-reactiemechanismen-gebogen-pijlen#ch-g12-curly-arrows)).

## 42.1 Wat een katalysator is

**Definitie 42.1 (Katalysator, katalyse).**

Een *katalysator* is een deeltje dat een reactie sneller maakt zonder verbruikt te worden: het doet mee aan het mechanisme, maar wordt aan het eind onveranderd teruggegeven, en het staat niet in de totale [reactievergelijking](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/13-behoud-van-massa-en-kloppende-reactievergelijkingen#def-g8-balanced-equations-equation). Het versnellen van een reactie door een katalysator heet *katalyse*.

**Propositie 42.2 (Een katalysator verandert de weg, niet de bestemming).**

Een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) opent een ander mechanisme, met lagere energiebarrières dan die van de niet-gekatalyseerde reactie, zodat meer ontmoetingen tussen deeltjes slagen. Hij verandert niet welke [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) ontstaan, en ook niet welke [eindtoestand](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/27-de-voortgangstabel#def-g10-reaction-progress-table-system) bereikt wordt; hij bereikt die alleen sneller.

**Bewijs.** Aangenomen: het energieprofiel wordt bestudeerd in het deel voor het eerste universiteitsjaar. Dat de [eindtoestand](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/27-de-voortgangstabel#def-g10-reaction-progress-table-system) niet verandert, volgt daaruit dat de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) wordt teruggegeven: de totale reactie, [beginstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) en [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant), is dezelfde. ∎

![Links: de energie langs de reactie; de gekatalyseerde weg loopt via een intermediair en twee lagere barrières. Rechts: de zuurstof die vrijkomt uit een oplossing van waterstofperoxide; de katalysator versnelt de reactie, maar het eindvolume is hetzelfde. (Modelkrommen.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-03a1befdd754.svg)

![Links: de energie langs de reactie; de gekatalyseerde weg loopt via een intermediair en twee lagere barrières. Rechts: de zuurstof die vrijkomt uit een oplossing van waterstofperoxide; de katalysator versnelt de reactie, maar het eindvolume is hetzelfde. (Modelkrommen.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-79beafe8f39c.svg)

*Links: de energie langs de reactie; de gekatalyseerde weg loopt via een intermediair en twee lagere barrières. Rechts: de zuurstof die vrijkomt uit een oplossing van waterstofperoxide; de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) versnelt de reactie, maar het eindvolume is hetzelfde. (Modelkrommen.)*

## 42.2 Homogene katalyse

**Definitie 42.3 (Homogene en heterogene katalyse).**

Er is sprake van *homogene katalyse* als de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) in dezelfde fase is als de [beginstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) (bijvoorbeeld samen met ze opgelost), en van *heterogene katalyse* als hij in een andere fase is, meestal een vaste stof waarvan de [beginstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) het oppervlak bereiken vanuit een gas of een vloeistof.

**Voorbeeld 42.4 (Jodide-ionen en waterstofperoxide).**

Waterstofperoxide ontleedt uit zichzelf heel langzaam: $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$. Met een beetje kaliumjodide erin opgelost begint het meteen te schuimen. Het [jodide-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) opent een weg in twee stappen:

$$
\ce{H2O2 + I- -> H2O + IO-}, \qquad
  \ce{H2O2 + IO- -> H2O + O2 + I-} .
$$

Opgeteld geven de twee stappen weer $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$: het [jodide-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion), dat in de eerste stap gebruikt en in de tweede teruggegeven wordt, is de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst); het [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) $\ce{IO-}$ is een intermediair.

**Voorbeeld 42.5 (IJzer(III)ionen).**

Ook ijzer(III)[ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) katalyseren de ontleding, via het koppel $\ce{Fe^{3+}}$/$\ce{Fe^{2+}}$ ([Hoofdstuk 35](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#ch-g11-redox)): eerst oxideren ze waterstofperoxide, $\ce{2Fe^{3+} + H2O2 -> 2Fe^{2+} + O2 + 2H+}$, daarna worden de gevormde ijzer(II)[ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) door meer waterstofperoxide weer geoxideerd, $\ce{2Fe^{2+} + H2O2 + 2H+ -> 2Fe^{3+} + 2H2O}$. De lichtoranje kleur van de oplossing wordt groenig zolang het gas vrijkomt, en komt terug als het waterstofperoxide op is: een teken dat de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) meedoet en weer terugkomt.

## 42.3 Heterogene katalyse

Veel industriële [katalysatoren](#def-g12-catalysis-catalyst) zijn vaste stoffen: [metalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) zoals platina, palladium, nikkel of ijzer, of oxiden. De reactie vindt plaats aan hun oppervlak, in drie fasen: de [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) van de [beginstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) worden aan het oppervlak vastgehouden (geadsorbeerd), waar hun bindingen verzwakt worden; ze reageren daar; de [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) verlaten het oppervlak, dat weer vrij is voor nieuwe [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule). Een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) wordt daarom gemaakt met een zo groot mogelijk oppervlak: een fijn poeder, of een dun laagje op een poreuze drager.

![Waterstof dat aan etheen addeert op een metaaloppervlak: adsorptie, reactie, desorptie. Het metaal wordt onveranderd teruggegeven.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-ec33dc51c60b.svg)

*Waterstof dat aan etheen addeert op een metaaloppervlak: adsorptie, reactie, desorptie. Het [metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) wordt onveranderd teruggegeven.*

**Voorbeeld 42.6 (De uitlaatkatalysator).**

In de uitlaatgassen van een benzinemotor zitten twee giftige gassen, koolstofmono-oxide en stikstofmono-oxide, en onverbrande [brandstof](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/5-branden-wat-een-vuur-nodig-heeft#def-g4-what-a-fire-needs-fuel). In de uitlaatkatalysator, een keramische honingraat bedekt met platina en rodium, reageren ze aan het metaaloppervlak:

$$
\ce{2CO + 2NO -> 2CO2 + N2} ,
$$

en de koolwaterstoffen [verbranden](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/5-branden-wat-een-vuur-nodig-heeft#def-g4-what-a-fire-needs-burning) tot koolstofdioxide en water. De gassen gaan in een fractie van een seconde door de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst), te snel voor welke reactie dan ook zonder [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst).

![Een uitlaatkatalysator, in de lengte doorgesneden: duizenden dunne kanaaltjes geven de uitlaatgassen een enorm oppervlak met een laagje metaal.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-0fb65590ca51.svg)

*Een uitlaatkatalysator, in de lengte doorgesneden: duizenden dunne kanaaltjes geven de uitlaatgassen een enorm oppervlak met een laagje [metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal).*

![Een opengezaagde uitlaatkatalysator: de kern van honingraat.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/img-d06067588054.jpg)

*Een opengezaagde uitlaatkatalysator: de kern van honingraat.*

**Geschiedenis — Haber, Bosch en ammoniak.**

Aan het begin van de twintigste eeuw vond de scheikundige Fritz Haber hoe je de stikstof uit de [lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) met waterstof kunt laten reageren, $\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$, op een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) op basis van ijzer, en de ingenieur Carl Bosch maakte er een industrieel proces van. Het draait nog steeds, bij 400 tot $500\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ en 150 tot $250\,\mathrm{atm}$. In 2024 maakte de wereld ammoniak met daarin ongeveer 150 miljoen ton stikstof, het meeste voor kunstmest: een groot deel van de stikstof in het voedsel dat we eten, is door zo’n [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) gegaan.

## 42.4 Enzymen

**Definitie 42.7 (Enzym).**

Een *enzym* is een eiwit dat door een levend organisme gemaakt wordt en dat één reactie van zijn chemie katalyseert. Enzymen zijn zeer efficiënt en zeer specifiek: elk past maar op een paar [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule), en ze werken het best binnen een smal gebied van temperatuur en zuurgraad.

**Voorbeeld 42.8 (Katalase).**

Waterstofperoxide ontstaat in cellen als bijproduct, en is schadelijk voor ze. Het [enzym](#def-g12-catalysis-enzyme) katalase, dat in bloed, lever en veel plantenweefsels voorkomt, ontleedt het met enorme snelheid in water en zuurstof: dat is het schuim op een geschaafde knie, of op een plakje rauwe aardappel. Gekookte aardappel geeft geen schuim: het verwarmen heeft de vorm van het [enzym](#def-g12-catalysis-enzyme) vernietigd.

![Waterstofperoxide op een plakje rauwe aardappel: katalase aan het werk.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/img-b187605b8d45.jpg)

*Waterstofperoxide op een plakje rauwe aardappel: katalase aan het werk.*

## 42.5 Selectiviteit

**Definitie 42.9 (Selectieve katalysator).**

Als dezelfde [beginstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) verschillende reacties kunnen geven, versnelt een *selectieve katalysator* er één veel meer dan de andere, en bepaalt hij zo welke [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) ontstaan.

**Voorbeeld 42.10 (Twee lotgevallen van ethanol).**

Hete ethanoldamp die over aluminiumoxide wordt geleid, verliest water en geeft etheen, $\ce{C2H5OH -> C2H4 + H2O}$ (een [eliminatie](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/40-reactiemechanismen-gebogen-pijlen#def-g12-curly-arrows-categories)); over heet koper geleid verliest ze waterstof en geeft ze ethanal, $\ce{C2H5OH -> CH3CHO + H2}$. Dezelfde [beginstof](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant), twee [katalysatoren](#def-g12-catalysis-catalyst), twee [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant).

**Opmerking 42.11 (Industrie en leven draaien op katalysatoren).**

De meeste producten van de chemische industrie, van [brandstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/5-branden-wat-een-vuur-nodig-heeft#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) tot [kunststoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/15-kunststoffen-en-synthetische-materialen#def-g8-plastics-plastic) en kunstmest, worden met [katalysatoren](#def-g12-catalysis-catalyst) gemaakt; een actievere of selectievere [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) vinden spaart energie en afval. Elke reactie in een levende cel wordt door een [enzym](#def-g12-catalysis-enzyme) gekatalyseerd.

**Veiligheid.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-105f4dfb6e4f.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-93c17238ab7b.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-0df833fa40ae.svg)

Geconcentreerd waterstofperoxide is een sterke [oxidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#def-g11-redox-oxidant) die een brand kan aanwakkeren, het brandt huid en ogen, en het is schadelijk bij inslikken. Ook de verdunde oplossingen van het laboratorium vragen om een veiligheidsbril en handschoenen; bij de ontleding komt zuurstof vrij, dus ze wordt nooit in een gesloten vat uitgevoerd.

## 42.6 Oefeningen

**Oefening 42.1 ★.**

Welke deeltjes zijn bij de ontleding van waterstofperoxide, gekatalyseerd door [jodide-ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion), [beginstoffen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant), welke [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant), welk is de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) en welk een intermediair?

**Oplossing van Oefening 42.1.**

[Beginstof](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant): $\ce{H2O2}$. [Reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant): $\ce{H2O}$ en $\ce{O2}$. [Katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst): $\ce{I-}$ (gebruikt in stap 1, teruggegeven in stap 2). Intermediair: $\ce{IO-}$ (gevormd in stap 1, gebruikt in stap 2).

**Oefening 42.2 ★.**

Homogene of [heterogene katalyse](#def-g12-catalysis-homogeneous): [jodide-ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) in een oplossing van waterstofperoxide; platina in een uitlaatkatalysator; ijzer bij de ammoniaksynthese; ijzer(III)[ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) in een oplossing van waterstofperoxide?

**Oplossing van Oefening 42.2.**

Homogeen; heterogeen; heterogeen; homogeen.

**Oefening 42.3 ★.**

Welke weg heeft in de energieprofielen de hoogste barrière? Zijn de begin- en eindenergie op beide wegen dezelfde? Wat betekent dit voor de [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant)?

**Oplossing van Oefening 42.3.**

De niet-gekatalyseerde weg. Het begin- en eindniveau zijn dezelfde: dezelfde [reactieproducten](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reactant) ontstaan, met dezelfde vrijgekomen energie; alleen de weg verschilt.

**Oefening 42.4 ★.**

Waarom staat een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) niet in de totale [reactievergelijking](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/13-behoud-van-massa-en-kloppende-reactievergelijkingen#def-g8-balanced-equations-equation) van een reactie?

**Oplossing van Oefening 42.4.**

Hij wordt in de ene stap gebruikt en in een andere teruggegeven: in de som van de stappen staat hij aan beide kanten, en valt hij weg.

**Oefening 42.5 ★.**

Waarom worden de vaste [katalysatoren](#def-g12-catalysis-catalyst) van de industrie gebruikt als fijn poeder of als dun laagje op een poreuze drager?

**Oplossing van Oefening 42.5.**

De reactie vindt aan het oppervlak plaats: hoe groter het oppervlak, hoe meer [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) tegelijk kunnen reageren, voor dezelfde massa (vaak dure) [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst).

**Oefening 42.6 ★★.**

Tel de twee stappen op van de door ijzer(III) gekatalyseerde ontleding van waterstofperoxide, en laat zien dat de ijzerionen en de waterstofionen wegvallen.

**Oplossing van Oefening 42.6.**

Som: $\ce{2Fe^{3+} + 2H2O2 + 2Fe^{2+} + 2H+ -> 2Fe^{2+} + O2 + 2H+ +
2Fe^{3+} + 2H2O}$. De ijzerionen en de waterstofionen staan aan beide kanten en vallen weg: $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$.

**Oefening 42.7 ★★.**

Lees de krommen van de vrijgekomen zuurstof af. Hoe lang duurt het bij elke proef tot de helft van het eindvolume is vrijgekomen? Met welke factor verkort de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) die tijd?

**Oplossing van Oefening 42.7.**

De helft van $72\,\mathrm{mL}$ is $36\,\mathrm{mL}$: bereikt na ongeveer $35\,\mathrm{min}$ zonder [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) en $3.5\,\mathrm{min}$ met [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst). De [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) maakt die tijd tien keer korter.

**Oefening 42.8 ★★.**

Gelode benzine wordt niet gebruikt in auto’s met een uitlaatkatalysator: het lood zet zich op het platina af en blijft daar. Leg uit waarom dit de [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) ruïneert, hoewel het platina bij de normale reactie niet verbruikt wordt.

**Oplossing van Oefening 42.8.**

De reactie vindt plaats aan het oppervlak van het platina; het lood bedekt dat en blijft zitten, zodat de gassen het [metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) niet meer bereiken. De [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) is “vergiftigd”: aanwezig maar nutteloos.

**Oefening 42.9 ★★.**

Een leerling meet het schuim dat plakjes aardappel in waterstofperoxide geven bij 10, 25, 37, 60 en $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: het schuim neemt toe tot ongeveer $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, neemt dan af, en verdwijnt bijna bij $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Verklaar beide delen van de kromme.

**Oplossing van Oefening 42.9.**

Tot ongeveer $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ versnelt de reactie met de temperatuur, zoals elke reactie. Daarboven verliest het [enzym](#def-g12-catalysis-enzyme), een eiwit, zijn vorm en daarmee zijn activiteit; bij $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ is het vernietigd.

**Oefening 42.10 ★★.**

Schrijf de vergelijking op van de reactie in een uitlaatkatalysator tussen koolstofmono-oxide en stikstofmono-oxide, en controleer dat ze klopt. Waarom verdwijnen beide verontreinigingen tegelijk?

**Oplossing van Oefening 42.10.**

$\ce{2CO + 2NO -> 2CO2 + N2}$: C 2 = 2, O 4 = 4, N 2 = 2. Koolstofmono-oxide wordt geoxideerd door stikstofmono-oxide, dat gereduceerd wordt: elke verontreiniging ruimt de andere op.

**Oefening 42.11 ★★.**

$10.0\,\mathrm{mL}$ oplossing van waterstofperoxide geeft bij volledige ontleding $72\,\mathrm{mL}$ zuurstof bij $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Bereken de hoeveelheid zuurstof ($V_m = 24.1\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}$), en daarna de concentratie waterstofperoxide van de oplossing.

**Oplossing van Oefening 42.11.**

$n(\ce{O2}) = 0.072 / 24.1 = 2.99 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$; $n(\ce{H2O2}) = 2 \times 2.99 \times 10^{-3} = 5.98 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$ in $10.0\,\mathrm{mL}$: $c = 0.598\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**Oefening 42.12 ★★★.**

Ethanoldamp die over aluminiumoxide wordt geleid, geeft etheen; over koper geeft ze ethanal. Schrijf beide vergelijkingen op, geef aan tot welke soort de eerste behoort, en leg uit wat een [selectieve katalysator](#def-g12-catalysis-selective) is.

**Oplossing van Oefening 42.12.**

$\ce{C2H5OH -> C2H4 + H2O}$, een [eliminatie](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/40-reactiemechanismen-gebogen-pijlen#def-g12-curly-arrows-categories); $\ce{C2H5OH -> CH3CHO + H2}$. Een [selectieve katalysator](#def-g12-catalysis-selective) versnelt een van meerdere mogelijke reacties veel meer dan de andere, en bepaalt zo het product.

**Oefening 42.13 ★★★.**

Een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) maakt een reactie tien keer sneller. Een leerling beweert dat hij ook tien keer zoveel product geeft. Verbeter die bewering met de krommen van de vrijgekomen zuurstof.

**Oplossing van Oefening 42.13.**

De [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) verandert de [eindtoestand](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/27-de-voortgangstabel#def-g10-reaction-progress-table-system) niet: de krommen met en zonder [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) eindigen bij hetzelfde volume zuurstof. Je krijgt dezelfde hoeveelheid product, alleen eerder.

**Oefening 42.14 ★★★.**

Eén [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) katalase ontleedt ongeveer een paar miljoen [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) waterstofperoxide per seconde. Neem $5 \times 10^{6}$ per seconde: hoe lang doet één enzymmolecuul erover om één [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/25-de-mol-en-de-molaire-massa#def-g10-the-mole-amount) waterstofperoxide te ontleden? Hoeveel enzymmoleculen zouden het in één seconde doen? (Een berekening in ordes van grootte; de snelheid is een gegeven van de oefening.)

**Oplossing van Oefening 42.14.**

$6.02 \times 10^{23} / 5 \times 10^{6} = 1.2 \times 10^{17}\,\mathrm{s}$, zo’n vier miljard jaar. Om het in één seconde te doen: $1.2 \times 10^{17}$ enzymmoleculen, dat is $2 \times 10^{-7}\,\mathrm{mol}$.

**Oefening 42.15 ★★★.**

De wereld maakte in 2024 ongeveer 150 miljoen ton stikstof in de vorm van ammoniak. Welke massa ammoniak is dat? Welke hoeveelheid stikstofgas werd er gebonden?

**Oplossing van Oefening 42.15.**

Ammoniak $\ce{NH3}$: $150 \times 17.0 / 14.0 = 182\,\mathrm{Mt}$. Stikstofatomen: $1.50 \times 10^{14} / 14.0 = 1.07 \times 10^{13}\,\mathrm{mol}$, dat is $5.36 \times 10^{12}\,\mathrm{mol}$ $\ce{N2}$.

## 42.7 Probleem: Het waterstofperoxide van de kapper

**Probleem 42.1.**

Weekendprobleem — wat is de concentratie van waterstofperoxide van “20 volumes”?

Kappers gebruiken oplossingen van waterstofperoxide waarvan de sterkte in “volumes” op het etiket staat: een oplossing van “20 volumes” is een oplossing waarvan $1\,\mathrm{L}$ bij volledige ontleding $20\,\mathrm{L}$ zuurstof geeft, gemeten bij $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ en normale luchtdruk, waar één [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/25-de-mol-en-de-molaire-massa#def-g10-the-mole-amount) gas $22.4\,\mathrm{L}$ inneemt.

**Deel I — De ontleding.**

1. Schrijf de vergelijking op van de ontleding van waterstofperoxide.
2. Is de ontleding een [redoxreactie](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#def-g11-redox-reaction) ? Zoek de [oxidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#def-g11-redox-oxidant) en de [reductor](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#def-g11-redox-oxidant) (waterstofperoxide is allebei).
3. Waarom blijft een fles maandenlang goed, hoewel de reactie mogelijk is?

**Deel II — Wat “20 volumes” betekent.**

4. Welke hoeveelheid zuurstof geeft $1\,\mathrm{L}$ van de oplossing?
5. Leid de hoeveelheid waterstofperoxide in $1\,\mathrm{L}$ af.
6. Geef de [molaire concentratie](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/26-concentratie-en-verdunning#def-g10-concentration-and-dilution-molar-concentration) .
7. Bereken de [molaire massa](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/25-de-mol-en-de-molaire-massa#def-g10-the-mole-molar-mass) van waterstofperoxide en de [massaconcentratie](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/26-concentratie-en-verdunning#def-g10-concentration-and-dilution-mass-concentration) .
8. Wat zou “10 volumes” betekenen in [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/25-de-mol-en-de-molaire-massa#def-g10-the-mole-amount) per liter?

**Deel III — Twee [katalysatoren](#def-g12-catalysis-catalyst).**

9. Een druppel bloed (katalase) en een paar druppels ijzer(III)chloride worden elk aan een monster toegevoegd. Welk soort [katalyse](#def-g12-catalysis-catalyst) is elk?
10. Schrijf de twee stappen van de ijzer(III) [katalyse](#def-g12-catalysis-catalyst) op en controleer dat hun som de ontleding is.
11. Beschrijf met de krommen van de vrijgekomen zuurstof hoe het volume zuurstof verandert met en zonder [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) , en wat hetzelfde blijft.
12. Waarom verandert de kleur van een monster met ijzer(III) als [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) tijdens de reactie, en komt ze aan het eind terug?
13. Waarom laat een gekookte aardappel de oplossing niet schuimen?

**Deel IV — De fles.**

14. Welk volume zuurstof, gemeten bij $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , kan een fles van $100\,\mathrm{mL}$ afgeven?
15. Welk volume is dat bij $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ( $V_m =  24.1\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}$ )?
16. Waarom moet de dop van zo’n fles langzaam gas laten ontsnappen?
17. Een fles die lang bewaard is, wordt getitreerd en blijkt $1.50\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ te bevatten. Hoeveel “volumes” is dat nu?
18. Welk deel van het waterstofperoxide is ontleed?
19. Geef het eindantwoord: wat is de [molaire concentratie](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/26-concentratie-en-verdunning#def-g10-concentration-and-dilution-molar-concentration) van een oplossing van waterstofperoxide van “20 volumes”?

**Oplossing van Probleem 42.1.**

**1.** $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$.

**2.** Ja: waterstofperoxide is de [oxidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#def-g11-redox-oxidant) van het koppel $\ce{H2O2}$/$\ce{H2O}$ en de [reductor](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/35-oxidatie-en-reductie#def-g11-redox-oxidant) van het koppel $\ce{O2}$/$\ce{H2O2}$; het oxideert en reduceert zichzelf.

**3.** Zonder [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) is de reactie extreem langzaam.

**4.** $20 / 22.4 = 0.893\,\mathrm{mol}$.

**5.** Twee [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/25-de-mol-en-de-molaire-massa#def-g10-the-mole-amount) waterstofperoxide per [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/25-de-mol-en-de-molaire-massa#def-g10-the-mole-amount) zuurstof: $1.79\,\mathrm{mol}$.

**6.** $1.79\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**7.** $M = 2 \times 1.0 + 2 \times 16.0 = 34.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; $C_m = 1.79 \times 34.0 = 60.7\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$.

**8.** De helft: $0.893\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**9.** Katalase: een [enzym](#def-g12-catalysis-enzyme), opgelost, een biologische [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst); ijzer(III)[ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion): [homogene katalyse](#def-g12-catalysis-homogeneous).

**10.** $\ce{2Fe^{3+} + H2O2 -> 2Fe^{2+} + O2 + 2H+}$ en $\ce{2Fe^{2+} + H2O2 + 2H+ -> 2Fe^{3+} + 2H2O}$; hun som is $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$.

**11.** Met een [katalysator](#def-g12-catalysis-catalyst) stijgt het volume veel sneller; beide krommen vlakken af bij hetzelfde eindvolume.

**12.** De ijzer(III)[ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) (oranje) worden in de eerste stap ijzer(II) (lichtgroen) en in de tweede weer ijzer(III); aan het eind is al het ijzer weer ijzer(III).

**13.** Het koken heeft het [enzym](#def-g12-catalysis-enzyme) vernietigd.

**14.** $0.100 \times 20 = 2.0\,\mathrm{L}$.

**15.** $n(\ce{O2}) = 0.100 \times 0.893 = 0.0893\,\mathrm{mol}$, dat is $0.0893 \times 24.1 = 2.15\,\mathrm{L}$.

**16.** Door de langzame ontleding komt zuurstof vrij, die in een goed afgesloten fles de druk zou opbouwen.

**17.** $1.50 / 2 = 0.750\,\mathrm{mol}$ zuurstof per liter, dat is $0.750 \times 22.4 = 16.8\,\mathrm{L}$: “16.8 volumes”.

**18.** $(1.79 - 1.50)/1.79 \approx 16\,\%$.

**19.** $1.79\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.