Otázka: Chemická kinetika a termodynamika
Předmět: Chemie
Přidal(a): Kateřina
CHEMICKÁ TERMODYNAMIKA
- Studium fyzikálních a chemických dějů spojených s energetickými změnami
- Pojmy : soustava – otevřená soustava – dochází k výměně energie i hmoty – může nastat termodynamická rovnováha
– uzavřená soustava – soustava entit, které mohou silově působit na sebe navzájem, mohou si vzájemně vyměňovat energii (např. tepla), ale nemohou si s okolím vyměňovat hmotu
– izolovaná soustava – mohou silově působit na sebe navzájem, nepůsobí ne ně žádné vnější síly či jiné okolní vlivy, tj. nedochází ani k výměně energie (např. tepla)
Stavové veličiny – popisují aktuální stav soustavy
- Extensivní – m, V, n (nemění se)
- Intenzivní – p, ρ (ro) – mohou se měnit v závislosti na okolí
Stavové funkce – vnitřní energie – U
– entalpie – H
– entropie – S
– Gobbsova energie – G
– popisují změny dějů, nespočítáme jejich hodnotu, ale změnu
REAKČNÍ KINETIKA
- Zabývá se rychlostí chemických reakcí a podmínkami, které jí ovlivňují a vysvětluje reakční mechanismus
- A) izolované reakce – v soustavě probíhají sami – žádné jiné reakce v soustavě neprobíhají
- B) simultánní reakce – probíhají v soustavě současně
- Zvratné – z reaktantů vznikají produkty a ve stejném okamžiku z produktů reaktanty àprobíhá zpětná a přímá reakce zároveň
- Paralelní/bočné – společné reaktanty reagují za vzniku různých produktů – v organické chemii –větví se
- Následné – produkt se stává reaktantem následující rekce – navazují na sebe
- 2 teorie
a) teorie aktivních srážek
b) teorie aktivovaného komplexu
TEORIE AKTIVNÍCH SRÁŽEK:
- Chemická rekce probíhá, pokud dojde k účinné srážce mezi částicemi výchozích látek
- Podmínky :
a) vhodná prostorová orientace
b) dostatečná Ek částic ( kinetická(pohybová) energie à aktivační energie EA
– s růstem teploty se zvyšuje počet molekul s dostatečnou EA à zvýšení teploty výchozích látek urychlí průběh reakce
-výrazným snížením teploty můžeme reakce zastavit
TEORIE AKTIVOVANÉHO KOMPLEXU:
– Novější teorie
– postupné přibližování molekul
à oslabení původních vazeb (nutná EA)
- Tvorba nových vazeb (EA se uvolňuje)
- Nutnost EA k průběhu reakce
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ RYCHLOST CHEMICKÉ REAKCE:
- Změna koncentrace výchozí látky dělená stechiometrickým koeficientem krát změna času
aA+bB ßàcC+dD
- Vliv koncentrace
- Vliv teploty
- Katalyzátory
- VLIV KONCENTRACE
GULDBERG & WAAGE – kinetická rovnice
V1 = k * [A]a * [B]b – rychlost reakce přímé
V2 = k * [C]c * [D]d – rychlost reakce zpětné
V1 = v2 – DYNAMICKÁ ROVNOVÁHA
VLIV TEPLOTY
Empirické pravidlo
- Zvýšení teploty o 10ºC à zvýšení rychlosti reakce 2 – 4 X (vyvozeno z pokusu)
Arrheniova rovnice
- Matematicky vyjádřená závislost
k= rychlostní konstanta
A= frekvenční faktor
e= základní přirozený logaritmus 2,718
R= univerzální plynová konstanta 8,314 J/K*mol
T= termodynamická teplota
VLIV KATALYZÁTORU
Katalyzátor – látka, která snižuje EA à zvýší rychlost
– nespotřebovává se v průběhu reakce
– neposouvá chemickou rovnováhu
– nemění složení systému
– Katalýza – ovlivňování reakce pomocí katalyzátoru
– homogenní – výchozí látky mají stejné skupenství jako katalyzátor
– heterogenní – jsou v jiném skupenství
– Katalyzovaná reakce – probíhá jiným reakčním mechanismem
TERMOCHEMIE
– zabývá se tepelnými jevy při tepelných reakcích
– teplo, které se při reakci uvolní či spotřebuje, závisí na druhu reaktantů a na množství skupenství reagujících látek
Reakční teplo:
– teplo, které reakce přijme (od okolí)
– ∆H – změna reakčního tepla v průběhu reakce
– Qm – molární reakční teplo
– vnitřní energie a enthalpie jsou tzv. stavové fce à veličiny, nemůžeme zjistit hodnotu, pouze změnu
– standartní spalné teplo sloučeniny (prvku) je reakční teplo reakce, při níž 1 mol látky ve standartním stavu zreaguje v nadbytku kyslíku za vzniku oxidů
– standartní slučovací teplo sloučeniny je reakční teplo reakce, při níž z prvku ve standartním stavu vznikne 1 mol sloučeniny ve standartním stavu
– skupenské stavy látek musí mít ve svém zápisu stechiometrický koeficient
– jednotka kJ / mol
∆H0 – standartní rekční teplo à uvedeno v tabulkách
- standartní teplota – 298, 15 K ( 20 0C)
- standartní tlak ( atmosférický) – 101,3 kP
– exotermnická reakce – ∆H < 0
– teplo se uvolňuje a je předáno do okolí ( vylučuje teplo)
– endotermická reakce – ∆H > 0
– teplo se spotřebovává (musíme dodat teplo)
2 termochemické zákony:
- Lavoisier, Laplace – hodnota reakčního tepla přímé a zpětné reakce je stejná, liší se pouze znaménkem
- Hessův zákon – nezáleží na průběhu reakce, ale na počátečním a koncovém stavu reakce
Výpočty reakčního tepla:
- standartní slučovací teplo
– sečteme všechna slučovací tepla produktů a od nich odečteme všechna slučovací tepla výchozích látek
∆H0 = ∑( ∆H0) – ∑ (∆H0)
- standartní spalné teplo
– od součtu spalných tepel výchozích látek odečteme součet spalných tepel produktů
∆H0 = ∑( ∆H0) – ∑ (∆H0)
– stechiometrickými koeficienty násobíme hodnotu tepla v tabulce
Další podobné materiály na webu:
