Önértékelések, szelektivitási kérdések, animációk, teljes tantárgyak az ESO 1., 3., 4., valamint az érettségi 1. és 2. a biológiaföldtan területén. Az ESO fizika és kémia 1., 2., 3. és 4., valamint a kémia érettségi 2. tantárgyai. Matematika és spanyol nyelv megerősítési témái
2016. február 27
KÉMIA 2. TERMOKÉMIA
2. BEMUTATÁSOK 
Termokémia 1
Termokémia 2
Termokémia 3
Termokémia 4
Termokémia 5
Termokémia 6
3. BEVEZETÉS
Bármely kémiai reakcióban mindig felszívódik vagy felszabadul az energia. Ez azonban nem teljesen helytálló, mivel az energia nem jön létre és nem semmisül meg, csak átalakul, ezért ami egy kémiai reakcióban történik, az a kémiai energia átalakulása (ami a kémiai kötések kialakulásához és megrepedéséhez kapcsolódik) más típusú energiákban és oda-vissza.
Kapcsolat van az energia hozzájárulása vagy felszabadulása között a kémiai reakcióban és annak tendenciája között, hogy spontán módon bekövetkezzen, amelyet szintén tanulmányozni fogunk ebben a témában.
A termokémia a kémia része, amely felelős egy kémiai rendszer külső cseréjének energia-cseréjéért.
Vannak kémiai rendszerek, amelyek a reagensekből az energiát felszabadító termékekké fejlődnek. Ezek exoterm reakciók.
Más kémiai rendszerek a reagensekből energiát igénylő termékekké fejlődnek. Ezek endoterm reakciók.
3.1. Állapotváltozók
Ezek olyan mennyiségek, amelyek a folyamat során változhatnak (például kémiai reakció során)
Példák:
· Nyomás.
Hőfok.
· Hangerő.
· Koncentráció.
3.2. Állami funkciók
Olyan állapotváltozók, amelyeknek egyedi értéke van a rendszer minden állapotára vonatkozóan.
Változása csak a kezdeti és a végső állapottól függ, és nem a kialakult úttól.
Ezek állapotfüggvények: nyomás, hőmérséklet, belső energia, entalpia.
NEM: hő, munka.
4. TERMODINAMIKAI NOMENKLATÚRA
4.1. A rendszerek típusai
A termodinamika a fizika azon része, amely a hő és a munka kapcsolatát tanulmányozza. Az említett tudomány egy termodinamikai rendszer segítségével megérti, hogy az univerzum egy részét kívülről valós vagy képzelt felületek választják el. Többféle rendszer létezik:
- Elszigetelt: Nem cserélnek anyagot vagy energiát.
- Zárt: energiát cserélnek, de nem számítanak.
- Nyitva: anyagot és energiát cserélnek a környezettel.
A rendszer összes energiája (mechanikus, hő, elektromos stb.) Átalakulhat egymásba. Ami minket leginkább érdekel, mechanikus és fűtőértékű. A munka és a hő képes átalakítani egymást, ugyanazok: az energia. Mivel a rendszerek energiát és munkát egyaránt képesek fogadni vagy továbbítani, meg kell határozni a jelek termodinamikai kritériumát, amelyet a jobb oldali ábra képvisel.
A munkát joule-ban, a hőt pedig kalóriában mérjük (az a hőmennyiség, amely szükséges 1 g víz hőmérsékletének 14,5 ° C-ról 15,5 ° C-ra emeléséhez). Mindkettő ekvivalenciája:
Az alábbiakban meghatározzuk a téma fejlesztéséhez szükséges termodinamikai változók sorozatát:
4.2. Moláris hőkapacitás
Az m tömegű test hőkapacitása az a hőmennyiség, amely szükséges annak hőmérsékletének egy Celsius-fokkal történő emeléséhez.
Különösen érdekesek:
Tegyük fel, hogy a dugattyú egy fokkal mozog:
ANIMÁCIÓK
4.4. A reakció hője
Zárt termodinamikai rendszerben, amelyben reakció zajlik:
a kapcsolatok megszakadnak és mások képződnek, így a rendszer belső energiájában eltérés lesz.
A reakcióhő az a hőenergia mennyiség, amelyet a rendszernek fel kell adnia vagy el kell szívnia, hogy a hőmérséklet a kémiai reakció folyamata alatt állandó maradjon.
Ha a külső környezet energiát kap, akkor a reakciót exotermnek, és ha a rendszer energiát elnyeli, akkor endotermnek. Exoterm reakciókban kevesebb hőre van szükség az újak kialakulásakor felszabaduló kötések megszakításához, az endoterm reakcióknál pedig ennek az ellenkezője fordul elő, a kötések megszakításához több hőre van szükség, mint újak keletkezésekor.
A jelek termodinamikai kritériuma szerint egy exoterm reakció esetén a reakció hője negatív, egy endoterm reakció esetén pedig pozitív lesz.
Ha a reakció állandó térfogatú: DU = Qv
Az ilyen típusú reakciók a következők lehetnek:
Most, hogy összehasonlítsuk a különböző reakciók hőjét, meg kell tudni, hogy milyen körülmények között zajlanak azok és a reakció különböző komponenseinek (gáz, folyékony vagy szilárd) fizikai állapota. Ehhez olyan normál állapotot vagy szabványos körülményeket határoznak meg, amelyek minden tiszta test legstabilabb fizikai formájának megfelelnek 1 atm és 25ºC nyomáson (ellentétben az 1 atmoszféra nyomásán és 0 ° C hőmérsékleten lejátszódó normál feltételekkel).
A szokásos körülmények között meghatározott entalpiákat szabványos entalpiaknak nevezzük, és az alábbiak szerint vannak ábrázolva: Hº.
ΔH a képződő vagy előállított anyag mennyiségétől függ. Ezért, ha dupla együtthatók alkalmazásával korrigálják, meg kell szorozniΔH 2-re, mivel az anyag kétszer reagál, és logikusan kétszer annyit cserélnek Energia:
Tegyük fel, hogy egy zárt rendszer fejlődik 1-től 2-es állapotig, és amely a folyamat során Q hőmennyiséget kap és W munkát végez.
A termodinamika első alapelve szerint: "A kicserélt energia mennyisége állandó marad a végrehajtott transzformációtól függetlenül, egyenlő a rendszer teljes energiaváltozásával".
ahol ∆U a belső energia úgynevezett variációja, Q a hő és W a rendszer által a környezettel cserélt munka. Ne feledje, hogy a munka negatív jele a jelek fent említett termodinamikai kritériumából származik.
A rendszer belső energiája azon mikroszkopikus részecskék által birtokolt energiák összessége, amelyekből áll, vagyis az összes kinetikus és potenciális energia, amelyek az alkotó részecskékhez kapcsolódnak. Ezért a belső energiát olyan energiák befolyásolják, mint a hőenergia, a kémiai energia, az egyes atomok belső elektronjainak energiája és az atomenergia.
A leggyakoribb fizikai és kémiai folyamatokban ez utóbbi kettő általában nem avatkozik be, így ha nem változtatja meg őket, a belső energia változása egybe fog esni a hő- és kémiai energiák együttes változásával.
A rendszer belső energiájának abszolút értéke nem ismerhető, csak annak változásai egy adott folyamatban.
A belső energia, U, állapotfüggvény, vagyis értéke csak a rendszer kezdeti és végső állapotától függ, és nem az egyikről a másikra való áthaladás útján. Éppen ellenkezőleg, a hő és a munka nem az állapot függvénye, számértékük mind a kezdeti, mind a végső feltételektől, valamint az egyik állapotból a másikba átjutó köztes állapotoktól függ.
Ezt az egyenletet néhány konkrét esetre alkalmazni fogjuk:
Ha a rendszer ciklikus átalakításokat hajt végre (vagyis a rendszer azonos kezdeti állapot felé fejlődik):
Ez az energiacsere egy zárt tartályban, amely nem változik a térfogatban.
Ha V = állandó, vagyis DV = 0 W = 0
A legtöbb kémiai folyamat állandó, általában légköri nyomáson megy végbe.
Ebben az esetben, mivel p = cte, meg van győződve arról, hogy W = - p · DV (a negatív előjel az elfogadott előjellemzőnek köszönhető). Ha DV> 0, a rendszer a környezet felé törekszik, és ennek következtében energiát veszít.
ha megoldjuk a Qp értékére:
Az állandó nyomáson zajló folyamatban hő formájában kicserélt energia egyenlő az entalpia változásával az átalakulás során, és csak a végső és a kezdeti állapottól függ (ez egy állapotfüggvény).
Számos fizikai és kémiai folyamat zajlik ilyen körülmények között (állandó nyomáson), így a hő és az entalpia változása egyenértékű.
Ha a nyomás nem marad állandó, akkor:
A termokémiában az R értékét általában a nemzetközi rendszer egységeiben vesszük fel. Már tudja, hogy R = 0,082 atm · l · mol-1 · K-1. Határozza meg az R értékét az S.I-ben az egységeivel (ne feledje, hogy az atm egyenértékű egy 76 cm-es higanykolonnának 13546 kg · m - 3 sűrűségű nyomásával).
1. példa:
Határozza meg 1 mol propán égési folyamatának belső energiájának változását 25 ° C-on és 1 atm-en, ha az entalpia változása ilyen körülmények között -2219,8 kJ.