Chemická kinetika a termodynamika – otázka z chemie

 

   Otázka: Chemická kinetika a termodynamika

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Kateřina

 

CHEMICKÁ TERMODYNAMIKA

  • Studium fyzikálních a chemických dějů spojených s energetickými změnami
  • Pojmy : soustavaotevřená 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 Eà 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

 

  1. Vliv koncentrace
  2. Vliv teploty
  3. Katalyzátory

 

  1. 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






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: