Transcript prezentacja 14
TERMOCHEMIA
Zorza – reakcje chemiczne w atmosferze uwalniają energię w postaci światła
Reakcje chemiczne produkują pracę i ciepło w organizmie
Przyspieszenie metabolizmu
Spalanie wstążki Mg: wydziela się jaskrawe białe światło
Spalanie propanu, butanu, metanu – reakcje egzotermiczne
Rozkład (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3 reakcja spontaniczna
Rozkład CaCO 3 endotermiczna reakcja CaCO 3 CaO + CO 2 Spalanie węgla reakcja egzotermiczna C + O 2 CO 2
Rozpuszczanie HCl w wodzie jest procesem kolbki.
spontanicznym.
Zmiana wolnej energii procesu ukazuje się jako praca podnosząca wodę do górnej
Energia nie może powstać lub zniknąć, może przechodzić z jednego rodzaju w inny.
Zasada zachowania energii Zmiana energii wewnętrznej układu podczas pochłoniętego jakiegoś procesu jest równa sumie ciepła i wykonanej pracy U = Q + W Pierwsza zasada termodynamiki
Stan standardowy Stanem standardowym dowolnej substancji jest faza, w której substancja ta występuje w temperaturze 25
°
C (298,15 K) i pod ciśnieniem 1 atm (101 325 N/m
2
odnosi się do stężenia jednostkowego.
). Dla substancji w roztworze stan standardowy
Entalpia Zawartość ciepła, stan energetyczny substancji, H H = H (produkty) – H (substraty) H 2(g, 1 atm, 25 ° C) + ½ O 2 (g, 1 atm, 25 ° C) = H 2 O (c, 1 atm, 25 ° C) H ° = -285,7 kJ/mol Entalpie wszystkich pierwiastków w ich stanach standardowych są równe zeru.
H ° <0 proces egzotermiczny H ° >0 proces endotermiczny
Rodzaje entalpii •Zmiany entalpii w procesach topnienia, parowania, sublimacji •Entalpie jonizacji •Standardowe ciepła (entalpie) tworzenia związków •Entalpie przyłączenia elektronu •Energie (entalpie) wiązań
Zmiana entalpii procesu nie zależy od drogi reakcji Prawo Hessa
Entropia Miara statystycznego prawdopodobieństwa stanu układu, S Im większa wartość S tym bardziej prawdopodobny (bardziej nieuporządkowany) jest stan Prawdopodobieństwo przebiegu procesu wzrasta gdy: • H ° staje się bardziej ujemne • S ° staje się bardziej dodatnie Entropia substancji krystalicznej jest równa zeru w temp. 0 K
T=0 K T>0 K
Entropia pierwiastków
Reakcje spontaniczne
Potencjał termodynamiczny Potencjał termodynamiczny, entalpia swobodna, energia Gibbsa, G
G
°
=
H
°
- T
S
° T = temperatura bezwzględna w kelwinach H ° [kJ/mol] G ° [kJ/mol] S ° [kJ/mol K]
G
°
= - RT ln K
K =stała równowagi reakcji
Reakcje spontaniczne
Q = [produkt]/[substrat]
Zależność stałej równowagi od temperatury
G
°
= - RT ln K
G
°
=
H
°
- T
S
°
ln K = -
H ° /RT +
S ° /R
Sprzężenie procesów energetycznych
Aluminotermia 3Fe 3 O 4 + 8Al 4Al 2 O 3 + 9Fe H ° = - 3396 kJ mol -1
Energia aktywacji, katalizatory
Podsumowanie