Slide 1

Chemické reakce IV. díl
Energie chemické vazby,
exotermické

a endotermické reakce
Autor: Ing. Jiřina Ovčarová


Slide 2

Seznam kapitol
Energie chemické vazby

Exotermické reakce

Aktivační energie

Endotermické reakce

Elektrolýza vody

Další


Slide 3

Energie chemické vazby

Seznam kapitol

• Každá chemická vazba mezi atomy reprezentuje určité množství energie.
• Stabilní chemická vazba se vytvoří pouze tehdy, dojde-li při jejím vzniku

ke snížení energie.
• Samotný atom vodíku s jediným elektronem nemůže delší dobu existovat.
Proto vodík stejně jako další plyny vytváří dvouatomové molekuly.
Valenční
elektrony
H

Elektronový
pár
H

H

H

energie

• Elektrony tak vytvoří pár, který obíhá rovnoměrně kolem celé molekuly.
• Nastane rovnovážný stav a tím se uvolní energie.
• Stejně velkou energii bychom museli dodat, aby vazba zanikla a vodík
mohl reagovat s jinou látkou.

Další


Slide 4

Seznam kapitol

Exotermická reakce

• Chemické reakce můžeme rozdělit podle toho, jestli se v jejich průběhu
energie uvolní, nebo naopak musíme energii dodávat, aby chemická

reakce probíhala.
• Příkladem může být vznik vody reakcí kyslíku a vodíku:

2H2
H H

+

O2

2H2O
H

+

O

O

energie

H
O

H H

• Při této reakci se uvolňuje energie.
• Takový děj označujeme jako exotermickou reakci.
Další


Slide 5

Aktivační energie

Seznam kapitol

• Aby mohlo k této chemické reakci dojít, musíme nejprve systému dodat
takzvanou aktivační energii.
• Aktivační energie je nutná k rozložení vazeb molekul kyslíku a vodíku.
• Množství aktivační energie můžeme snížit přítomností katalyzátorů.
H
H

O

H

O
H

O

aktivační energie

H

H

H
O

H

• Dál už probíhá reakce samovolně.
• Vytvoření vazeb mezi kyslíkem a vodíky se snižuje celková výše energie
soustavy.
• Tato energie se pak uvolňuje do okolí.

Další


Slide 6

Změny energie v průběhu reakce

Seznam kapitol

Chemické reakce samovolně probíhají proto, aby bylo dosaženo

Energie

rovnovážného stavu. Rovnováhy látky nabydou snížením vnitřní
Energii
energie molekuly.
dodáváme
Aktivační energie
Energie výchozích látek

Energie se uvolňuje

Energie produktů

Průběh exotermické reakce
Pokud chceme reakcí získat látku s vyšší hladinou energie chemické
vazby, musíme naopak energii dodávat.

Další


Slide 7

Seznam kapitol

Endotermická reakce

• Endotermická reakce je reakce, která probíhá pouze v případě,
že látkám po celou dobu trvání reakce dodáváme energii.

Tedy nikoliv pouze aktivační energii jako v předchozím případě.
• Příkladem může být pravý opak předchozí reakce.
Opakem hoření vodíku je rozklad vody na kyslík a vodík

H
O

2H2O

2H2 +

H

H H
H H

+

O2
O

O

• Tento rozklad už známe pod názvem elektrolýza.
• Víme, že k rozkladu dochází působením stejnosměrného proudu.
Další


Slide 8

Elektrolýza vody
Na počátku reakce
voda

Seznam kapitol

• Aparatura pro elektrolýzu vody má
zavedené elektrody.

• Záporná elektroda zavádí do
sloučeniny elektrony.
• Kladná naopak přitahuje přebytečné
elektrony a odvádí je pryč.
• Opravdu čistá voda nevede elektřinu.

_

elektrody

+

• Kdyby šlo o vodu z vodovodu, která
má v sobě příměsi solí, elektrony by
proběhly od elektrody k elektrodě a
došlo by ke zkratu zdroje.

• V případě destilované vody, která elektrony nevede, dojde jejich působením
k chemickým změnám. Rozdělí se elektronové páry.
Další


Slide 9

Elektrolýza vody

Seznam kapitol

• Při elektrolýze vody jde o to, rozložit molekulu na kyslík a vodík.
O

Kyslík – 2 elektrony schopné
chemické vazby

Vodík – 1 elektron
schopný vazby

H

• Podívejme se nejprve na molekulu vody jako takovou.
• Skládá se z kyslíku a dvou vodíků.
• Kyslík má elektronegativitu 3,44.

H

- II

O

• Vodík má elektronegativitu 2,10.

+I Voda – 2 společné
+I elektronové páry

H

• Rozdíl elektronegativit je: 3,44 – 2,10 = 1,34.
• V molekule vody jde tedy o polární vazbu mezi atomy.
• Oba elektronové páry této vazby k sobě přitáhl atom kyslíku.
• Kyslík má proti normálnímu stavu dva elektrony navíc. Proto má náboj –II.
• Každý vodík jeden elektron ztratil. Proto mají náboj +I.

Další


Slide 10

Seznam kapitol

• Voda v aparatuře má
z počátku své
molekuly náhodně
orientované.

H

II-

O

I+
H

I+

_

+

• Ve chvíli, kdy
připojíme zdroj
stejnosměrného
proudu, začne na ně
působit elektrické
pole.

• Původně náhodně orientované molekuly se vlivem přitažlivých sil
mezi opačnými elektrickými náboji otáčejí
kladným pólem k záporné elektrodě a záporným pólem ke kladné.
Další


Slide 11

Seznam kapitol

H

II-

O

I+
H

I+

_
• Atomy vodíku, které vazbou s kyslíkem ztratily elektrony,

+

jsou elektrickou silou přitahované k záporné elektrodě.
• Atomy kyslíku jsou přitahované ke kladné elektrodě.
• Elektrická síla vede k roztržení molekuly vody na dvě části.
Další


Slide 12

H
Seznam kapitol

O

H

H

II-

O

II-

O

I+
H

H

I+

I+
H

I+

_

+

• Elektrony, které vycházejí ze záporné elektrody zaplňují místo
po elektronech, které vodík ztratil při vzniku molekuly vody.

• U záporné elektrody tak vznikají samostatné atomy vodíku.
• Elektrony, které kyslíku přebývají, odchází pryč kladnou elektrodou.
• U kladné elektrody vznikají samostatné atomy kyslíku.

Další


Slide 13

Seznam kapitol
H
H

HH

I+I+

H

I+I+

HH

_

2H2O

+
+

H
H
H
H

__
O
O

energie

IIIIO
O

H

2H2 + O2

+

• Z každé molekuly vody vzniknou dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku.
• Vodík může již teď vytvořit molekulu, ale kyslík zatím ne.
• Aby mohly vznikat kompletní molekuly nejen vodíku, ale i kyslíku,
musí se proto na atomy rozdělit 2 molekuly vody.

Konec


Slide 14

Seznam kapitol

Na počátku reakce
voda

V průběhu reakce

vodík
Molekuly vody
se působením
proudu
rozkládají na
kyslík a vodík.

_

elektrody

+
2H2O

Vzniká 2x více
vodíku než kyslíku
energie

kyslík

_

+

2H2 + O2

• Množství energie, které musíme dodat aby proběhla elektrolýza, odpovídá
množství energie, která se uvolní sloučením prvků zpět na vodu.
Konec