Transcript Chemická termodynamika (učebnice str. 86 – 96)

Chemická termodynamika
(učebnice str. 86 – 96)
Základní pojmy
Termochemie
Termochemické zákony
Standardní slučovací teplo
Standardní spalné teplo
1. Základní pojmy
Termodynamika se zabývá teplem, jeho účinky a vzájemnými
vztahy mezi teplem a jinými energiemi (větrná, jaderná, vodní...).
Termodynamika se zabývá studiem fyzikálních a chemických
dějů spojených s energetickými změnami.
otevřená
Soustava = část prostoru s jeho hmotnou náplní
uzavřená
izolovaná
1. Základní pojmy
Stavové veličiny = charakterizují aktuální stav soustavy.
Závisí pouze na počátečním a konečném stavu.
Extenzivní veličiny – závisí na velikosti systému
hmotnost, objem, látkové množství...
Intenzivní veličiny – nezávisí na velikosti systému
teplota, tlak, hustota...
Děj
Izobarický
p = konstantní
Izochorický
V = konstantní
Izotermický
t = konstantní
Adiabatický
Q = konstantní
2. Termochemie
Termochemie je součást termodynamiky. Zabývá se studiem
tepelných přeměn, ke kterým dochází při chemické reakci.
Termochemie aplikuje termochemické zákony na chemický děj.
Exotermní = reakce, při kterých systém uvolňuje teplo
Reakce
(např. syntéza molekuly vodíku z atomů vodíku)
Bengálský oheň
Endotermní = reakce spojené se spotřebou tepla
(např. rozklad molekuly vodíku na atomy vodíku)
2. Termochemie
ΔU (vnitřní energie) = W (práce) + Q (teplo)
Za konstantního tlaku se teplo rovná enthalpii (ΔH; Qp = ΔH).
Enthalpie poté udává množství uvolněného či spotřebovaného
tepla během reakce, která probíhá za konst. Tlaku .
Δ = změna. Nelze změřit absolutní hodnotu veličiny, ale pouze
rozdíl mezi počátečním a konečným stavem.
Standarní stav = jako standardní stav se volí: t = 298,15 K; p =
101325 Pa; nejstálejší forma látky.
Probíhá-li reakce za konst. tlaku, poté Q = ΔH.
Reakční teplo (ΔH) udává množství uvol. či spotřeb. tepla během
reakce, která probíhá za konst. tlaku a v rozsahu jednoho molu.
H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g)
ΔH°298 = - 483,6 kJ/mol
záporné → exotermní děj
ΔH
kladné → endotermní děj
3. Termochemické zákony
1. termochemický zákon (Laplace-Lavoisier)
Reakční teplo přímé a zpětné reakce je až na znaménko stejné.
H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g)
ΔH°298 = - 483,6 kJ/mol
2H2O (g) → H2 (g) + O2 (g)
ΔH°298 = + 483,6 kJ/mol
3. Termochemické zákony
2. termochemický zákon (Hess)
Reakční teplo závisí pouze na počátečním a konečném stavu a
druhu látek, nikoli na průběhu reakce.
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
ΔH°298 = - 393,7 kJ/mol
C (g) + ½ O2 (g) → CO (g)
ΔH°298 = - 110,1 kJ/mol
CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g)
ΔH°298 = - 283,6 kJ/mol
ΔH°298 = - 393,7 kJ/mol
Reakční teplo vícestupňové reakce je dáno
součtem reakčních tepel všech dílčích reakcí.
Příklady!!!
Jak vypočítáme reakční teplo?
- pomocí standardních slučovacích tepel nebo
- pomocí standardních spalných tepel.
jejich hodnoty
jsou
tabelizovány
4. Standardní slučovací teplo
Standardní slučovací teplo reakce (ΔH°298)sluč., při které vzniká
jeden mol sloučeniny přímo z prvků.
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
ΔH°sluč.(CO2) = - 393,7 kJ/mol
½ N (g) + 3/2 H2 (g) → NH3 (g)
ΔH°sluč.(NH3) = - 49,11 kJ/mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g)
ΔH°sluč.(H2O) = - 241,8 kJ/mol
ΔH°298 = ∑ΔH°sluč. (produktů) - ∑ ΔH°sluč.(výchozích látek)
Příklady!!!
5. Standardní spalné teplo
Standardní spalné teplo reakce (ΔH°298)spal., při které je jeden
mol sloučeniny spálen v nadbytku kyslíku.
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
ΔH°spal.(C) = - 393,7 kJ/mol
CO (s) +1/2 O2 (g) → CO2 (g)
ΔH°spal.(CO) = - 283,6 kJ/mol
ΔH°spal.(CO2) = 0 kJ/mol
ΔH°spal.(H2O) = 0 kJ/mol
ΔH°298 = ∑ΔH°spal. (výchozích látek) - ∑ ΔH°spal.(produktů)
Příklady!!!