Práce v chemii řízená změna energie vycházející z děje (chemického) Energie - kynetická, solární, termální, chemická, potenciální

Podobné dokumenty
Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan. Chemie obecná kinetika chemických reakcí. Datum tvorby

PRŮBĚH CHEMICKÉ REAKCE

Kinetika chemických reakcí

Základní chemické pojmy a zákony

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Energie v chemických reakcích

Termochemie. Verze VG

1) U neredoxních dějů se stechiometrické koeficienty doplňují zkusmo

Termochemie se zabývá tepelným zabarvením chemických reakcí Vychází z 1. termodynamického zákona. U změna vnitřní energie Q teplo W práce

Tepelné zabarvení neutralizačních reakcí

CHEMICKÁ ROVNOVÁHA PRINCIP MOBILNÍ (DYNAMICKÉ) ROVNOVÁHY

Odměrná analýza základní pojmy

CHEMIE. Pracovní list č. 4 - žákovská verze Téma: Tepelné zabarvení chemických reakcí. Mgr. Kateřina Dlouhá. Student a konkurenceschopnost

Chemické přeměny a reakce

Vliv látkového množství na tepelné zabarvení reakce

TERMOCHEMIE, TERMOCHEMICKÉ ZÁKONY, TERMODYNAMIKA, ENTROPIE

Chemické výpočty II. Převod jednotek. Převod jednotek. Převod jednotek. pmol/l nmol/l µmol/l mmol/l mol/l. Cvičení. µg mg g. Vladimíra Kvasnicová

4 ) = 1 2 ( ) = mol kg (10 bodů) Napište reakci, která probíhá na elektrodě Ag 2 SO 4 /Ag/SO 2.

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_11_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Věra Keselicová. červen 2013


CHEMICKÁ ENERGETIKA. Celá termodynamika je logicky odvozena ze tří základních principů, které mají axiomatický charakter.

12/40 Zdroj kmitů budí počátek bodové řady podle vztahu u(o, t) = m. 14/40 Harmonické vlnění o frekvenci 500 Hz a amplitudě výchylky 0,25 mm

SADA VY_32_INOVACE_CH2

15 s. Analytická geometrie lineárních útvarů

Záporná elektroda PALIVOVÁ (anodický oxidační proces uvolnění elektronů) Kladná elektroda OKYSLIČOVADLO (redukční proces zpracování elektronů)

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

8. Chemické reakce Energetika - Termochemie

Tepelné reakce podle tepelné bilance

Dualita v úlohách LP Ekonomická interpretace duální úlohy. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

( ) Kreslení grafů funkcí metodou dělení definičního oboru I. Předpoklady: 2401, 2208

Úvod do teorie spalování tuhých paliv. Ing. Jirka Horák, Ph.D.

neviditelné a o to více nebezpečné radioaktivní částice. Hrozbu představují i freony, které poškozují ozónovou vrstvu.

Heterogenní katalýza. Úvod do studia katalýzy

Lokální a globální extrémy funkcí jedné reálné proměnné

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie ZÁKLADY CHEMICKÝCH TECHNOLOGIÍ

ZAKLADY FYZIKALNI CHEMIE HORENí, VÝBUCHU A HAŠENí

Přepočet přes jednotku - podruhé II

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

Základní charakteristika výzkumné činnosti Ústavu fyzikální chemie

N A = 6, mol -1

Nerovnice s absolutní hodnotou

Veličiny- základní N A. Látkové množství je dáno podílem N částic v systému a Avogadrovy konstanty NA

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

Ukázky z pracovních listů B

Chemické výpočty opakování Smart Board

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

3.2.4 Podobnost trojúhelníků II

Název: Exotermický a endotermický děj

Označování dle 11/2002 označování dle ADR, označování dle CLP

Vrtání závitů bez vyrovnávací hlavičky (G331, G332)

KVALITA VNITŘNÍHO PŘOSTŘEDÍ. Řízené větrání aktivní rekuperace. Ventilační tepelná čerpadla

PROCESY V TECHNICE BUDOV 3

1.3.1 Kruhový pohyb. Předpoklady: 1105

Tepelná výměna. výměna tepla může probíhat vedením (kondukce), sáláním (radiace) nebo prouděním (konvekce).


Periodická soustava prvků

E-ZAK. metody hodnocení nabídek. verze dokumentu: QCM, s.r.o.

Klasifikace chemických reakcí

Reakční kinetika. Nauka zabývající se rychlostí chemických reakcí a ovlivněním rychlosti těchto reakcí

TERMODYNAMICKÁ ROVNOVÁHA, PASIVNÍ A AKTIVNÍ TRANSPORT

KIV/ZI Základy informatiky. MS Excel maticové funkce a souhrny

Logatherm WPLS 4.2 Light C 35 C A ++ A + A B C D E F G. db kw kw /2013

ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA

Haga clic para modificar el estilo de título del patrón

UŽITÍ DERIVACÍ, PRŮBĚH FUNKCE

Příprava halogenderivátů Halogenace alkanů

Chemická kinetika. Chemická kinetika studuje Rychlost chemických reakcí Mechanismus reakcí (reakční kroky)

Pro zředěné roztoky za konstantní teploty T je osmotický tlak úměrný molární koncentraci

7. Chemické reakce. Příklady acidobazických reakcí: neutralizace: 2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O 2NH 3 + H 3 PO 4 = (NH 4 ) 2 HPO 4

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

2.cvičení. Vlastnosti zemin

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Model dokonalého spalování pevných a kapalných paliv Teoretické základy spalování. Teoretické základy spalování

Úloha č. 6 Stanovení průběhu koncentrace příměsí polovodičů

Chemické výpočty. = 1, kg

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 10

EXOTERMICKÉ A ENDOTERMICKÉ REAKCE

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

OBECNÁ CHEMIE. Kurz chemie pro fyziky MFF-UK přednášející: Jaroslav Burda, KChFO.

Nultá věta termodynamická

Asymptoty grafu funkce

Název: Exotermický a endotermický děj

Úloha 3-15 Protisměrné reakce, relaxační kinetika Úloha 3-18 Protisměrné reakce, relaxační kinetika... 6

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_13_FY_A

( ) Neúplné kvadratické rovnice. Předpoklady:

Dopravní úloha. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno

Optika. VIII - Seminář

Pohyb a klid těles. Průměrnou rychlost pohybu tělesa určíme, když celkovou dráhu dělíme celkovým časem.

125 MOEB ČVUT v Praze FSv K /2009

Obsah Chemická reakce... 2 PL:

9. Chemické reakce Kinetika

1. Termochemie - příklady 1. ročník

Gymnázium a Střední odborná škola, Podbořany, příspěvková organizace

Transkript:

Termodynamika 1

Energie Schopnost konat práci Práce v chemii řízená změna energie vycházející z děje (chemického) Energie - kynetická, solární, termální, chemická, potenciální 2

Otevřená soustava Termodynamika studuje fyzikální a chemické děje v systémech (soustavách) z hlediska energie Proč některé reakce produkují teplo (NaOH + H 2 O) a jiným musíme teplo dodávat? 3

Uzavřená soustava K popisu stavu, v jakém se soustava nachází používáme STAVOVÉ veličiny Tlak P; Hmotnost m; Teplota T; Objem - V 4

Izolovaná soustava (nereálná) Extenzivní stavové vel. závisí na velikosti soustavy m, V 5

P,T konstantní tlak, nebo teplota Izobarický a izotermický děj t [s] Intenzivní stav. vel. nezávisí na velikosti soustavy T, P Snaha o udržení alespoň jedné intenzivní vel. konstantní proč? 6

Termochemie Tepelné zabarvení reakcí Entalpie H Extenzivní stavová veličina vlastnost látek. Nelze ji absolutně měřit relativní hodnota vztažená ke standardnímu stavu Standardní stav 298,15 K, 101,325 kpa H=0 7

Termochemie Tepelné zabarvení reakcí Reakční teplo H množství tepla, které soustava vymění s okolím při reakci v rozsahu jednoho molu reakčních přeměn za konstantního tlaku. Jednotka - [J] (jouly) Jedná se o stavovou veličinu? 8

H Výchozí látky Termochemie H<0 Produkty Reakce změna stavu Exotermní reakce záporná změna reakčního tepla systém ztratil energii (ochladil se zahřál okolí) 9

H Produkty Termochemie H>0 Výchozí látky Reakce změna stavu Endotermní reakce kladná změna reakčního tepla systém přijal energii (získal teplo ochladil okolí) 10

Termochemie I. Reakční teplo přímé a protisměrné reakce je stejné až na znaménko (Laplace Lavoisier) 2H 2 + O 2-483 kj +483 kj 2H 2 O 11

Termochemie II. Výsledné reakční teplo reakce nezávisí na průběhu, pouze na koncových stavech (Hess) Uhlík C (s) -393,6 kj CO 2 (g) CO (g) meziprodukt 12

Standardní slučovací teplo H 0 298 (sluč) [Kj.mol 1 ] Termochemie Je to reakční teplo, které se uvolní při vzniku 1 molu látky (sloučeniny) přímo z prvků. Standardní slučovací tepla jsou nulová pro prvky Pro sloučeniny se určují a upřesňují měřením (empiricky) Umožňují spočítat reakční tepla reakcí 13

Termochemie Výpočet reakčního tepla ze standardních slučovacích tepel reaktantů a produktů H 0 298 = H 0 sluč (prodkukty) - H 0 sluč (reakt.) Standardní sluč. tepla jednotlivých látek je třeba násobit stechiometrickými koef. dle rovnice rce. 14

Termochemie Standardní spalné teplo H 0 298 (spal) [Kj.mol 1 ] Je to teplo, které se uvolní při spálení 1 molu látky (sloučeniny) na nejstálejší oxidy (snažší určení). Pro sloučeniny se určují a upřesňují měřením (empiricky) Umožňují spočítat reakční tepla reakcí 15

Termochemie Výpočet reakčního tepla ze standardních spalovacích tepel reaktantů a produktů H 0 298 = H 0 spal (raktanty) - H 0 spal (produkty) Standardní spalná tepla jednotlivých látek je třeba násobit stechiometrickými koef. dle rovnice rce. 16

Kinetika c t 17

Reakční kinetika Zabývá se rychlostí reakcí z různých hledisek Na atomární úrovni lze reakci nahlížet jako sérii srážek doprovázenou zánikem původních a vznikem nových vazeb. Mechanismus reakce popisují v zásadě dvě teorie: Teorie aktivních srážek (TAS) Teorie aktivovaného komplexu (TAK) 18

Teorie aktivních srážek Srážka molekul je pro reakci nezbytná. Kolidující částice musí mít navíc dostatečnou energii musí dojít ke zrušení původních vazeb = = endotermní děj = spotřeba energie. Minimální energie částic pro účinnou srážku AKTIVAČNÍ ENERGIE E A. 19

E Energetický val reakce E A E A H Výchozí látky Reakce Produkty Reakční koordináta 20

Teorie aktivních srážek Vnitřní energii částic lze ovlivnit dodáním energie ve formě tepla. Počet efektivních srážek v systému roste s rostoucí teplotou systému Tzn.: Více částic bude dosahovat aktivační energie Tzn.: Snížením teploty lze reakci efektivně zpomalovat (praktické využití vymyslete tři příklady) 21

Teorie aktivních srážek Efektivita reakce nezávisí pouze na vnitřní energii č. Může reakce proběhnout, pokud se molekuly srazí, ale nesprávnými konci? Další podmínkou pro efektivní srážku je VHODNÁ PROSTOROVÁ ORIENTACE reagujících molekul 22

CO (g) + NO 2 (g) CO 2 (g) + NO (g) C O O OK N O C O X N O O 23

Teorie aktivovaného komplexu Množství pozorovaných efektivních srážek převyšovalo teoretický odhad založený na TAS Tzn.: V průběhu reakce existuje mechanismus, který pomáhá snižovat E A Tímto mechanismem může být vznik AKTIVOVANÉHO KOMPLEXU 24

H + I-I H I I HI + I H I + H I I I H I + I Akt. komplex SOUČASNĚ oslabení starých (I-I) a tvorba nových vazeb (H I) 25

Oslabení starých vazeb spotřeba E Tvorba nových vazeb uvolnění E Probíhá současně energetická bilance je proto příznivější než u TAS Lépe odpovídá zkušenosti (empirickým hodnotám) Porovnej teoretické hodnoty TAS a TAK v grafu 26

E E A(TAS) E A(TAK) H Vých. l. Reakce Produkty Reakční koordináta 27

Reakční rychlost Obecně pro zvratnou rci a A + b B c C + d D v = 1 a [A] t = 1 b [B] t = 1 c [C] t = 1 d [D] t [A] molární koncentrace látky A a stechiometrický koeficient látky A [A] změna molární koncentrace látky A t - změna času 28

Reakční rychlost Rychlost reakce lze definovat přes úbytky jednotlivých látek v a = [A] t v b = [B] t [D] v d = t (doplň samostatně C) Je třeba uvádět indexem, přes kterou látku rychlost vyjadřuji, protože [A] a = = [B] b v a v b a [A] a = = [D] d v a v d 29

Koncentrace Koncentrace Reakční rychlost C A C B t t c A c B Čas t Která reakce probíhá rychleji? Čas t 30

Reakční rychlost Rychlost reakce lze zjistit také z okamžitých koncentrací reagujících látek (Gultberg a Waage): v 1 Obecně pro reakci a A + b B c C + d D v 2 V 1 =k 1.[A] a.[b] b V 2 =k 2.[C] c.[d] d K 1,K 2 = rychlostní konstanty. Závislé na T a typu reakce tabelováno 31

Reakční rychlost Parametr, která má největší vliv na rychlost chemické reakce: MOLÁRNÍ KONCENTRACE reaktantů/produktů Koncentrace reagujících látek se v průběhu reakce mění - vyjádřete do grafu jak 32

Koncentrace C t Reakce v dynamické rovnováze c A,B t c C,D Čas t 33

Rychlost v t v 1(A+B C+D) Reakce v dynamické rovnováze v A+B C+D t M Čas t N 34

Reakční rychlost V bodě M: V 1 (A+B C+D) >> v 2 (A+B C+D) V bodě N: V 1 (A+B C+D) = v 2 (A+B C+D) 35

Reakční rychlost V 1 =k 1.[A] a.[b] b V 2 =k 2.[C] c.[d] d Od bodu N můžeme psát: v 1 = v 2 k 1.[A] a.[b] b = k 2.[C] c.[d] d k 1 k 2 K = = [C] c.[d] d [A] a.[b] b [C] c.[d] d [A] a.[b] b 36

Reakční rychlost K = [C] c.[d] d [A] a.[b] b K - rovnovážná konstanta reakce [A],[B],[C],[D] v tomto vztahu rovnovážné koncentrace Jak prakticky poznám, že systém dosáhl v reakci dynamické rovnováhy?.. 37

Reakční rychlost příklad i Po ustavení rovnováhy v roztoku byly naměřeny následující koncentrace látek: N 2 = 0,425 H 2 = 0,575 NH 3 = 0,150 Vypočítejte rovnovážnou konstantu reakce 38

Reakční rychlost příklad ii Po ustavení rovnováhy v roztoku byly naměřeny následující koncentrace látek: H 2 = 5,1.10-5 I 2 = 3,1.10-3 HI = 2,7.10-3 Vypočítejte rovnovážnou konstantu reakce 39

Rovnovážná konstanta K c reakce Reakční rychlost H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) má hodnotu K c = 56,4 (při 721,15 K). příklad iii Jaké množství HI obsahuje rovnovážná směs, když smísíme: a)1 mol H 2 a 1 mol I 2 b)8 mol H 2 a 1 mol I 2 40

Reakční rychlost Vliv teploty na rychlost (Van t Hoff): T = +10 C v ~ 4.v POZOR mění se rovnovážná konstanta Rovnovážná konstanta je funkcí teploty a v tabulkách se udává pro. 41

E Reakční rychlost A B A + B K Úspora E A A + B E A1 A +B + K A + BK A B K H E A2 E A3 H AB AB + K Vliv katalyzátorů K na rychlost rce Reakční koordináta 42