Entalpia, entropia ja Gibbsin energia

Question 1

entalpiamuutos

delta H

Answer 1

vastaa reaktiossa reaktiosysteemin ja ympäristön välillä syntyneen lämpöenergian määrää vakiopaineessa = reaktiolämpö

eksotermisella -
endotermisellä +

entalpiamuutos lasketaan muodostumisentalpioiden avulla (sum H reaktiotuotteet - sum H lähtöaineet)

käänteisreaktion entalpiamuutos on alkuperäisen reaktion entalpiamuutoksen vastaluku

Question 2

eksotermisen reaktion (energiaa vapauttavan) entalpiamuutos

Answer 2

negatiivinen
-tilanne jossa lähtöaineiden entalpia on suurempi kuin reaktiotuotteiden entalpia
deltaH = H reak.tuot - H läht.ain

Question 3

endotermisen (energiaa sitovan) reaktion entalpiamuutos

Answer 3

positiivinen

Question 4

muodostumisentalpia

delta H°f

Answer 4

ilmoittaa entalpiamuutoksen reaktiolle, jossa muodostuu yksi mooli ainetta perustilassa olevista alkuaineistaan
(taulukkoarvoja)

Question 5

entalpia (H)

Answer 5

=lämpösisältö = kuvaa reaktion aikana siirtyneen lämplöenergian määrää vakiopaineessa [J]

Question 6

endoterminen reaktio

Answer 6

energiaa sitova; olemassa olevat lähtöaineiden kemialliset sidokset puretaan ja tämä sidosten katkaiseminen vaatii energiaa

Question 7

eksoterminen reaktio

Answer 7

energiaa vapauttava; kun lähtöaineiden sidokset on katkennu (tarvitsee eli sitoo energiaa) ja reaktiotuotteet voivat muodostua, uusien sidosten muodostuminen vapauttaa energiaa (matalempi energia kun sidosmuodossa)

Question 8

mihin tilanteisiin on määritelty, että alkuaineen muodostumisentalpia on nollla?

Answer 8

kun alkuaine esiintyy pysyvimmässä olomuodossaan perustilan olosuhteissa
-esim. hiilen pysyvin muoto on grafiitti, jonka muodostumisentalpiaksi on määritelty 0 kJ/mol

Question 9

miten entalpiamuutos voidaan laskea? mitä pitää tietää sitä varten?

Answer 9

reaktion kuluessa reaktiosysteemin ja ympäristön välillä siirtyneen lämpöenergian määrä eli lämpömäärä Q eli
Q=cm delta T
-> sitten jos tunnetaan reagoivan aineen ainemäärä n, voidaan laskea siirtyneen lämpöenergian määrä
Q = n* deltaH

huom! n on sellaisen aineen ainemäärä, jonka kerroin reaktioyhtälössä on 1, eli muokkaa reaktio siihen malliin (voi siis sisältää murtolukuja)

Question 10

onko reaktio ekso vai endoterminen, jos liuottaa mittapullossa ammoniumkloridia veteen ja mittapullon liuos jäätyy? eli lämpötila reaktioastiassa laskee

Answer 10

endoterminen: reaktiosysteemi sitoo energiaa liuoksesta, mikä johtaa liuoksen lämpötilan laskuun

Question 11

onko palaminen (lämmön vapautuminen ympäristöön) endo vai eksoterminen?

Answer 11

eksoterminen: energiaa (lmäpöä) vapautuu ympäristöön

Question 12

onko reaktio ekso vai endoterminen, jos laimentaa suolahappoa vedellä ja mittapullon liuos lämpenee? eli lämpötila reaktioastiassa nousee

Answer 12

eksoterminen: reaktiosysteemistä vapautuu lämpöä mittapullon liuokseen, jolloin mittapullon lämpötila kasvaa

Question 13

sidosten katkeaminen: endo vai eksoterminen?

Answer 13

ENDOTERMINEN!!!!!

koska lämpöä on sidottava systeemiin, jotta on energiaa (lämpöä) katkaista sidokset

Question 14

eksoterminen reaktio: onko lähtöaineiden sidokset sidosenergialtaan suurempia vai pienempiä kuin reaktiotuotteiden sidokset?

Answer 14

eksotermisessä reaktiossa vapautuu energiaa; energiamuutos aiheutuu katkenneista ja muodostuneista sidoksista: katkeamisesessa kuluu energiaa, muodostamisessa vapautuu -> joten jos reaktiossa vapautuu energiaa, täytyy reaktiossa kulua vähemmän energiaa lähtöaineiden sidosten katkeamiseen kuin reaktiotuotteiden sidosten muodostuessa vapautuu -> joten lähtöaineiden sidokset ovat sidosenergialtaan pienempiä kuin reaktiotuotteet

Question 15

sidosenergia

Answer 15

= energiamäärä, joka tarvitaan katkaisemaan yksi mooli sidosta KAASUfaasissa olevassa aineessa (eli voi käyttää VAIN jos lähtöaineet ja reaktiotuotteet kaasufaasissa)

• sidosenergiat ovat positiivisia
• sidoksen muodostuminen vapauttaa energiaa saman verran kuin sen katkaiseminen vaatii (negatiivinen merkki)
• taulukoidus sidosenergiat ovat keskiarvoja eri molekyylien saman sidoksen sidosenergioista

esim. yksinkertaisen C-C sidoksen sidosenergia on 348 kJ/mol

Question 16

entalpianmuutoksen laskeminen sidosenergioiden avulla

Answer 16

delta H = lähtöaineiden sidosten katkaisuun tarvittava energia + tuotteiden sidosten muodostumisessa vapautuva energia [kJ]

Question 17

Hessin laki

Answer 17

reaktion entalpiamuutos on sama riippumatta siitä, mitä reittiä pitkin lähtöaineista on päästy reaktiotuotteisiin

eli koska lähtöaineista voidaan muodostaa reaktiotuotteita useamman kuin yhden reaktioreitin kautta, entalpiamuutos on silti sama ihan sama mitä reittiä pitkin päädytään reaktiotuotteisiin

Question 18

mihin Hessin laista on hyötyä?

Answer 18

voidaan selvittää reaktion tuntematon entalpiamuutos vaihtoehtoisen reaktioreitin avulla, mikäli vaihtoehtoisen reitin reaktioentalpioiden entalpiamuutokset tunnetaan

Question 19

entropia

Answer 19

fysikaalinen suure, jolla kuvataan systeemin epäjärjestyksen määrää

-kaikki systeemit pyrkivät spontaanisti kohti suurempaa epäjärjestystä eli entropian maksimointia

Question 20

gibbsin energia

Answer 20

=gibbsin energia kertoo vakiolämpötilassa ja -paineessa tapahtuvan reaktion spontaaniuudesta:

deltaG = deltaH - T*deltaS

jos negatiivinen, reaktio on spontaani; negatiivinen tarkoittaa sitä, että systeemin energia pienenee reaktion aikana

se yhdistää systeemin entalpian ja entropianmuutoksen vakiolämpötilassa; kuvaa suurinta mahdollista mekaanisen työn määrää, jonka termodynaaminen prosessi voi tehdä paineen ja lämpötilan ollessa vakioita; toisin sanoen, gibbsin energia kuvaa siis reaktion tapahduttua jäljelle jäävää “ylimääräistä” energiaa, joka voidaan muuttaa työksi (vapaaenergia)

Question 21

entropian muutos

Answer 21

delta S = S(reaktiotuotteet) - S(lähtöaineet)

-positiivinen jos entropia kasvaa ja negatiivinen, jos entropia pienenee

Question 22

miksi entropia kasvaa?

Answer 22

todennäköisyyksistä tulee
-järjestyneitä tiloja on käytännössä vain yksi, mutta mahdollisia epäjärjestäytyneitä tiloja on äärettömän monta -> eli on todennäköisintä että systeemi kulkee aina kohti epäjärjestyneempää tilaa

Question 23

kasvaako vai pieneneekö entropia?

N2(g) + 2 H2(g) 2 NH3 (g)

Answer 23

pienenee, koska tuotteiden puolella kaasumoolien määrä vähenee

Question 24

kasvaako vai pieneekö entropia, kun solussa aminohapoista syntetisoidaan proteiineja?

Answer 24

entropia pienenee, kun aine päätyy järjestyneempään tilaan