Kemijska reakcija in energija

Question 1

endotermne
eksotermne reakcije

Pri kemijski reakciji se lahko keijska energija pretvarja v :

Answer 1

endotermne: energija se porablja
eksotermne: energija se sprošča

Pri kemijski reakciji se lahko kemijska energija pretvarja v:
- toploto
- delo
- elektriko
- svetlobo

Question 2

Kemijska reakcija teče v sistemu, ki je lahko:

Answer 2

Sistem je lahko:
-odprt: z okolico izmenjuje snov, toploto; lahko se širi/krči
-zaprt (s togimi stenami): z okolico izmenjuje le toploto- izotermne spremembe
-izoloran in tog: ni nobene izmenjave z okolico npr. Dewarjeva posoda
-zaprt z gibljivim batom: izmenjava toplote in dela
-adiabaten: termično izoliran z batom- izmenjava energije v obliki dela

Question 3

Stanje sistema in funkcija stanja:

Answer 3

P V = n R T

spremembe funkcij stanja=f konec - f začetek

Question 4

reverzibilni in ireverzibilni procesi

Answer 4

reverzibilni proces= poteka, ko se smer reakcije spremeni/obrne že zaradi zelo majhnih sprememb parametrov
(na vsaki točki na poti, gre lahko sistem v obe smeri- neskončno majhna sprememba)
brez toplotnih izgub
reverzibilna kem reakcija ≠ reverzibili proces
npr. zmrzovanje/ odtajanje vode reverzibilno pri 0C, ireverzibilno pri drugih temp

ireverzibilna sprememba=poteče sama od sebe in vedno v določeni smeri, nikolo obratno (razen če vložimo energijo)

Question 5

Prehajanje toplote

Answer 5

toplota vedno prehaja od toplega telesa k hladnemu
ravnotežno stanje se vzpostavi, ko sta temperaturi obeh teles enaki

Question 6

volumsko delo

Answer 6

zaprt sistem z gibljivim batom
pomikanje bata je ireverzibilno, saj z zelo majhno spremembo sile v nasprotno smer njegovega pomikanja ne moremo zaustaviti

delo je enako: (delo, ki ga opravlja/prejema plin v posodi)

W = F s = - (Pzun S) s = -Pzun ΔV

S=površina bara
s=pomik bata
ΔV= sprememba prostornine sistema

če tlak ni konstanten integriramo

Question 7

Kako se izrazi energija, ki jo sistem izmenjuje z okolico?

1. ZAKON TERMODINAMIKE

Answer 7

Energija, ki jo sistem izmenjuje z okolico, se izrazi v obliki TOPLOTE in DELA.

1. ZAKON TERMODINAMIKE
   zakon o ohranitvi energije
   delo in toplota se lahko pretvarjata eden v drugega, sistem ju skladišči v obliki notranje energije

ΔU = Q + W

U…notranja energija
Q…toplota, ki jo sistem prejme
W…delo, ki ga sistem prejme

ΔU= U2 - U1

v izoliranem sistemu ni izmenjave dela in toplote ΔU=0

Question 8

idealni plin

Answer 8

idealni plin= delci imajo maso, hitrost, nimajo pa dimenzij
točkasti delci, ne reagirajo med sabo, celotna notranja energija shranjena samo v eni obliki

Question 9

IZOHORNI PROCES

Answer 9

IZOHORNI PROCES ΔV=0
proces, ki se odvija brez spremembe volumna
W=0 če je prostornina konstantna, je delo enako 0
ΔU= Q sprememba notranje energije je enaka dovedeni toploti

Question 10

IZOTERMNI PROCES

Answer 10

IZOTERMNI PROCES ΔT=0 (bolj teoretično)
!!! samo za idealni plin: notranja energija je funkcija temperature
ΔT=0 torej ΔU=0
0= Q+W oz. Q=-W
vse delo se protvori v toploto, ki odteka v okolico

Question 11

IZOBARNI PROCES

Answer 11

IZOBARNI PROCES ΔP=0 (realističen: npr. zračni tlak med izvajanjem poskusa konstanten)
spreminjata se V in T
ΔU= Q - P ΔV

toplota kemijske reakcije nova funkcija stanja Q= ΔH
ENTALPIJA H= U + PV

Question 12

ADIABATNI PROCES

Answer 12

ADIABATNI PROCES
toplota se ne izmenjuje
ΔU=W
spreminjajo se P, V T
opravljeno delo pri raztezanju- zmanjša se notranja energija- plin se hladi
stiskanje- plin se segreva

Question 13

TOG IN TERMIČNO IZOLIRAN SISTEM

Answer 13

TOG IN TERMIČNO IZOLIRAN SISTEM
W=0, Q=0, ΔV=0
zato tudi ΔU=0

izmenjava toplote poteka samo v sistemu, ne pa med sistemom in okolico

Question 14

Iračun sproščene ali porabljene toplote pri kem. reakciji:

standardno stanje

Answer 14

Iračun sproščene ali porabljene toplote pri kem. reakciji:
večina reakcij pri stalnem P
uporabimo entalpijo ΔH (podatki: standardne tvorbene entalpije)
entalpije elementov v standardnih stanjih =0
standardno stanje P= 101,3kPa in in T=298K

standardna tvorbena entalpija= toplota, ki se sprosti ali porabi pri nastanku 1mol spojine iz elementov (standardno stanje!) kJ/mol

standardna reakcijska entalpija (entalpija reakcije)
= vse tvorbene entalpije produktov - vse tvorbene entalpije reaktantov kJ

Question 15

notranja energija
entalpija

toplota
delo

Answer 15

notranja energija in entalpija sta funkciji stanja
funkcije stanja imajo v vsakem stanju določene vrednosti, ne glede na to po kateri poti je sistem prišel v določeno stanje

toplota in delo NISTA funkciji stanja

Question 16

Volumsko delo pri kemijski reakciji

Answer 16

Volumsko delo pri kemijski reakciji
plini: glej spremembo n
tekočine in trdne snovi: volumsko delo je zanemarljivo

V=konst.
ΔU= Q

P= konst.
W= -ΔnRT oz. W= PΔV
ΔUr= ΔHr + W

Question 17

HESSOV ZAKON

Answer 17

HESSOV ZAKON
= vsota entalpij zaporednih reakcij, ki potečejo od začetnih reaktantov do istih končnih produktov je neodvisna od reakcijske poti

grafit termodinamično stapilnejši od diamanta

Question 18

KIRCHHOFFOV ZAKON

Answer 18

KIRCHHOFFOV ZAKON
sprememba entalpije pri ne-standardnih pogojih
1) izračunamo ΔHohlajanje za reaktante, ki jih ohladimo na standardne pogoje
2) izračunamo entalpijo reakcije (iz znanih standardnih tvorbenih entalpij reaktantov in produktov)
3) iračunamo ΔHsegrevanje za produkte, ki jih segrejemo nazaj na začetno T

segrevanje/ ohlajanje upoštevamo s pomočjo specifičnih toplotnih koeficientov
P=konst. oz T=konst. c=dQ/dT

spremembe agregatnega stanja: upoštevamo s pomočjo talilnih in izparilnih entalpij