Focus 5: Chemical change

Question 1

Gibbs-energie

Answer 1

Bij constante druk en temperatuur: een reactiemengsel zal zijn samenstelling aanpassen tot de laagste hoeveelheid Gibbs-energie bereikt is.

Question 2

Reactie-Gibbs-energie

Answer 2

DeltaG_r = dG/dn = (cmu_C + dmu_D) - (amu_A + bmu_B)
Voor reactie
aA + bB cC + dD

Question 3

Equilibrium

Answer 3

Wanneer DeltaG_r = 0 dan is de helling op het G-x diagram gelijk aan 0 en dus minimaal

Question 4

Interpretatie of DeltaG_r

Answer 4

Als DeltaG_r < 0 dus een negatieve helling is de reactievoorkeur op dat moment voorwaarts. DeltaG_r > 0 dan is de voorkeur van de reactie op dat moment de terugreactie.

Question 5

Analogie

Answer 5

De grafiek ziet er een beetje uit als een put, stel we beginnen bij x_a ongeveer gelijk aan 0 en we laten de bal rollen dan zal deze naar beneden rollen en rond het evenwicht heen en weer gaan tot het tot stilstand komt op het laagste punt

Question 6

Bewijs: Variatie van DeltaG_r met de samenstelling

Answer 6

// apart blad

Question 7

Reactiequotient en evenwicht

Answer 7

Q =
((a^c)_C * (a^d)_D)/((a^a)_A * (a^b)_B)
En K = Q_equilibrium

Question 8

Thermodynamische criteria voor spontaniteit bij exotherme reacties:

Answer 8

- Als DeltaS° > 0: 
spontaan bij alle temperaturen
- Als DeltaS° < 0:
spontaan als 
T < DeltaH°/DeltaS°

Question 9

Thermodynamische criteria voor spontaniteit bij endotherme reacties:

Answer 9

- Als DeltaS° > 0: 
spontaan als 
T > DeltaH°/DeltaS° 
- Als DeltaS° < 0:
Nooit spontaan

Question 10

Exergonische reactie

Answer 10

Reactie waarbij de producten dominant zijn (voorwaartse reactie heeft voorkeur) Dit gebeurt bij K > 1 en dus als DeltaG°_r < 0

Question 11

endergonische reactie

Answer 11

Reactie waarbij de reagentia dominant zijn (terugreactie heeft voorkeur) Dit gebeurt bij K < 1 en dus als DeltaG°_r > 0

Question 12

Wat is het belang van K

Answer 12

K>1 en DeltaG°_r < 0 zijn rechtstreeks gelinkt aan elkaar, hetzelfde geldt voor K < 1 en DeltaG°_r > 0
(aan te tonen door DeltaG°_r = - RT ln (K))

Question 13

Bewijs: verband K_p en K_c

Answer 13

//

Question 14

Le Chatelier’s principe

Answer 14

Wanneer een systeem in evenwicht wordt blootgesteld aan een verstoring, dan zal de compositie aangepast worden om het effect ervan tegen te gaan

Question 15

Effect van temperatuur op het evenwicht

Answer 15

Als de temperatuur omhoog wordt gebracht:
Voor een exotherme reactie zal het evenwicht naar links verschuiven.
Voor een endotherme reactie zal het evenwicht naar rechts verschuiven.
Dit heeft effect op de waarde voor K

Question 16

Bewijs: van ‘t Hoff equation voor effect van temperatuur op K

Answer 16

//

Question 17

Wat is het effect van de druk op het evenwicht?

Answer 17

Evenwicht verschuift naar de kant met het kleinste aantal gasvormige deeltjes. K is onafhankelijk van de druk maar de partieeldrukken veranderen wel.

Question 18

Wat is het effect van een katalysator op het evenwicht?

Answer 18

Geen effect op ligging en op K. Het versnelt enkel de reactie door activeringsenergie te verlagen.

Question 19

Bewijs formule polyprotonische zuren (speciatie)

Answer 19

//

Question 20

Wat is de Debye-Hückel thoerie?

Answer 20

Elk ion in een oplossing heeft een ionische atmosfeer rond zich die een tegengestelde lading heeft. Veroorzaakt door thermische beweging en de Coulomb interacties. Dit zorgt ervoor dat de energie iets lager ligt dan in een ideale oplossing. Men noemt dit een limiterende wet omdat het meer en meer geldig is wanneer de concentratie van ionen lager en lager wordt (en nul nadert)

Question 21

Wat betekenen de parameters in de Debye-Hückel limiterende wet?

Answer 21

A: Een dimensieloze constante
I: die ion-sterkte (in functie van de molaliteit -> zie formularium)
z: de ladingsgetallen (vb. +1 voor Na^+ en -2 voor SO4^(2-))

Het is ook belangrijk om rekening te houden met alle ionen in de oplossing, dus als er bv. zowel NaCl en KBr in de oplossing zit, moeten we de de som nemen om I berekenen

Question 22

Wat is de Davies vergelijking en wanneer wordt deze gebruikt?

Answer 22

(geef de vergelijking op papier: zie P220)
Voor niet-sterk-verdunde oplossingen zijn de ion-ion-interacties groter en spelen dus een belangrijke rol. De Davies vergelijking kan gebruikt worden voor minder verdunde oplossingen.

B en C zijn ook weer dimensieloze constanten.

Question 23

Wat is de molaire conductiviteit?

Answer 23

Λ_m = κ/c
Met c = molaire concentratie.
κ (Griekse letter kappa) is de conductiviteit (dus de molaire conductiviteit is simpelweg de conductiviteit gedeeld door de molaire concentratie)

Question 24

Wat kunnen we zeggen over de molaire conductiviteit van een lage concentratie aan elektrolyten? En hoe is de relatie voor zwakke elektrolyten?

Answer 24

Λ_m^° = (λ_+) + (λ_-)

de kleine lambda’s zijn hier de ionische conductiviteiten.

Λ_m^° = α * Λ_m

Question 25

Kijk video over Pourbaix diagram

Answer 25

//