Transcript Termochemie
Termodynamika Termodynamika studuje fyzikální a chemické děje v systémech (soustavách) z hlediska energie Proč některé reakce produkují teplo (NaOH + H2O) a jiným musíme teplo dodávat? 1 Soustavy Otevřená soustava 2 Uzavřená soustava 3 Izolovaná soustava (nereálná) 4 K popisu stavu, v jakém se soustava nachází používáme STAVOVÉ veličiny - závislé jen na počátečním a konečném stavu soustavy a ne na cestě, kterou soustava prošla Tlak – P; Hmotnost – m; Teplota – T; Objem – V Dělení: 1) Extenzivní stavové veličiny - závisí na velikosti soustavy m, V 2) Intenzivní stav. vel. - nezávisí na velikosti soustavy T, P Snaha o udržení alespoň jedné intenzivní veličiny konstantní většina reakcí se provádí za konstantního tlaku (izobarické) 5 Izobarický a izotermický děj P,T konstantní tlak, nebo teplota t [s] 6 Termochemie Studuje tepelné zabarvení reakcí Entalpie – H Popisuje výměnu tepla s okolím při reakci prováděné za stálého tlaku (izobarický děj) -nelze změřit její absolutní hodnotu, jenom její změnu vzhledem ke standardnímu stavu -je extenzivní nebo intenzivní stavová veličina? Standardní stav 298,15 K, 101,325 kPa H=0 7 Reakční teplo – ∆H množství tepla, které soustava vymění s okolím při reakci v jednotkovém rozsahu (to, že zreaguje taková látková množství jednotlivých látek, jak udávají koeficienty v rovnici) reakčních přeměn za konstantního tlaku. Jednotka - [J] (jouly) N2(g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ∆H = -92 kJ (při reakci 1molu dusíku a 3 molů vodíku se uvolní teplo 92 kJ) 1/3 N2(g) + H2 (g) 2/3 NH3 (g) ∆H = -30,66 kJ (-92/3) (při reakci 1/3molu dusíku a 1 mol vodíku se uvolní teplo 30,66 kJ) 8 H Výchozí látky Rozdělení reakcí podle změny entalpie ∆H<0 Produkty Reakce – změna stavu Exotermní reakce – záporná změna reakčního tepla – systém ztratil energii (ochladil se – zahřál okolí) 9 Termochemie H Produkty ∆H>0 Výchozí látky Reakce – změna stavu Endotermní reakce – kladná změna reakčního tepla – systém přijal energii (získal teplo – ochladil okolí) 10 Termochemické zákony I. Reakční teplo přímé a protisměrné reakce je stejné až na znaménko (Laplace−Lavoisier) 2H2 + -483 kJ O2 +483 kJ 2H2O 11 II. Výsledné reakční teplo reakce nezávisí na průběhu, pouze na koncových stavech (Hess) C + O2 CO2 ∆H = -393,7 kJ Jiná cesta, jak postupně dojít k CO2: C + ½ O2 CO + ½ O2 Uhlík C (s) CO CO2 ∆H = ???? ∆H = - 110 kJ ∆H = - 283,6 kJ -393,6 kJ CO2 (g) CO (g) meziprodukt Výsledné rakční teplo je součtem reakčních tepel postupně 12 prováděných reakcí Z čeho se dá vypočítat reakční teplo? 1) Ze standardního slučovacího tepla – reakční teplo rakce, při níž vzniká 1 mol sloučeniny přímo z prvků -pro prvky je nulové (s ničím se nesloučily) PŘ: Kolik je slučovací teplo amoniaku, když v této reakci vznikly 2 moly amoniaku? N2(g) + 3H2 (g) ∆H sluč = - 46 kJ/mol (-92/2) 2NH3 (g) ∆H = -92 kJ (reakční teplo) 13 Kolik je slučovací teplo pro oxid uhličitý a uhelnatý, znáte-li reakční tepla těchto reakcí: C + O2 CO2 C + ½ O2 CO ∆H = -393,7 kJ ∆H = -110kJ Hodnota slučovacího tepla se shoduje s hodnotou reakčího tepla, protože v obou reakcích vzniká 1 mol oxidů přímo z prvků 14 PŘ: viz učebnice st. 93 (máte v sešitě) Standardní slučovací tepla vynásobit stechiometrickými koeficienty reakce! ∆H0 = ∑ ∆H0sluč (produkty) - ∑ ∆H0sluč (reaktanty) 15 2) Ze standardního spalného tepla – reakční teplo reakce, při níž je spálen 1 mol látky v nadbytku kyslíku -pro prvky nejsou již nulové ∆H0 = ∑ ∆H0spal (raktanty) - ∑ ∆H0spal (produkty) Opačně oproti předchozímu případu 16 PŘ: učebnice str. 95/3,4 Standardní spalná tepla opět vynásobit stechiometrickými koeficienty reakce! 17