Focus 5: Chemical change Flashcards
Gibbs-energie
Bij constante druk en temperatuur: een reactiemengsel zal zijn samenstelling aanpassen tot de laagste hoeveelheid Gibbs-energie bereikt is.
Reactie-Gibbs-energie
DeltaG_r = dG/dn = (cmu_C + dmu_D) - (amu_A + bmu_B)
Voor reactie
aA + bB cC + dD
Equilibrium
Wanneer DeltaG_r = 0 dan is de helling op het G-x diagram gelijk aan 0 en dus minimaal
Interpretatie of DeltaG_r
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.
Analogie
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
Bewijs: Variatie van DeltaG_r met de samenstelling
// apart blad
Reactiequotient en evenwicht
Q =
((a^c)_C * (a^d)_D)/((a^a)_A * (a^b)_B)
En K = Q_equilibrium
Thermodynamische criteria voor spontaniteit bij exotherme reacties:
- Als DeltaS° > 0: spontaan bij alle temperaturen - Als DeltaS° < 0: spontaan als T < DeltaH°/DeltaS°
Thermodynamische criteria voor spontaniteit bij endotherme reacties:
- Als DeltaS° > 0: spontaan als T > DeltaH°/DeltaS° - Als DeltaS° < 0: Nooit spontaan
Exergonische reactie
Reactie waarbij de producten dominant zijn (voorwaartse reactie heeft voorkeur) Dit gebeurt bij K > 1 en dus als DeltaG°_r < 0
endergonische reactie
Reactie waarbij de reagentia dominant zijn (terugreactie heeft voorkeur) Dit gebeurt bij K < 1 en dus als DeltaG°_r > 0
Wat is het belang van K
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))
Bewijs: verband K_p en K_c
//
Le Chatelier’s principe
Wanneer een systeem in evenwicht wordt blootgesteld aan een verstoring, dan zal de compositie aangepast worden om het effect ervan tegen te gaan
Effect van temperatuur op het evenwicht
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
Bewijs: van ‘t Hoff equation voor effect van temperatuur op K
//
Wat is het effect van de druk op het evenwicht?
Evenwicht verschuift naar de kant met het kleinste aantal gasvormige deeltjes. K is onafhankelijk van de druk maar de partieeldrukken veranderen wel.
Wat is het effect van een katalysator op het evenwicht?
Geen effect op ligging en op K. Het versnelt enkel de reactie door activeringsenergie te verlagen.
Bewijs formule polyprotonische zuren (speciatie)
//
Wat is de Debye-Hückel thoerie?
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)
Wat betekenen de parameters in de Debye-Hückel limiterende wet?
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
Wat is de Davies vergelijking en wanneer wordt deze gebruikt?
(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.
Wat is de molaire conductiviteit?
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)
Wat kunnen we zeggen over de molaire conductiviteit van een lage concentratie aan elektrolyten? En hoe is de relatie voor zwakke elektrolyten?
Λ_m^° = (λ_+) + (λ_-)
de kleine lambda’s zijn hier de ionische conductiviteiten.
Λ_m^° = α * Λ_m
Kijk video over Pourbaix diagram
//
