Kemijska reakcija in energija Flashcards
endotermne
eksotermne reakcije
Pri kemijski reakciji se lahko keijska energija pretvarja v :
endotermne: energija se porablja
eksotermne: energija se sprošča
Pri kemijski reakciji se lahko kemijska energija pretvarja v:
- toploto
- delo
- elektriko
- svetlobo
Kemijska reakcija teče v sistemu, ki je lahko:
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
Stanje sistema in funkcija stanja:
P V = n R T
spremembe funkcij stanja=f konec - f začetek
reverzibilni in ireverzibilni procesi
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)
Prehajanje toplote
toplota vedno prehaja od toplega telesa k hladnemu
ravnotežno stanje se vzpostavi, ko sta temperaturi obeh teles enaki
volumsko delo
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
Kako se izrazi energija, ki jo sistem izmenjuje z okolico?
- ZAKON TERMODINAMIKE
Energija, ki jo sistem izmenjuje z okolico, se izrazi v obliki TOPLOTE in DELA.
- 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
idealni plin
idealni plin= delci imajo maso, hitrost, nimajo pa dimenzij
točkasti delci, ne reagirajo med sabo, celotna notranja energija shranjena samo v eni obliki
IZOHORNI PROCES
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
IZOTERMNI PROCES
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
IZOBARNI PROCES
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
ADIABATNI PROCES
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
TOG IN TERMIČNO IZOLIRAN SISTEM
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
Iračun sproščene ali porabljene toplote pri kem. reakciji:
standardno stanje
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
notranja energija
entalpija
toplota
delo
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
Volumsko delo pri kemijski reakciji
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
HESSOV ZAKON
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
KIRCHHOFFOV ZAKON
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
