Energie v chemických reakcích



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

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

Termochemie. Verze VG

TERMOCHEMIE, TERMOCHEMICKÉ ZÁKONY, TERMODYNAMIKA, ENTROPIE

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

Kinetika chemických reakcí

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

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

9. Chemické reakce Kinetika

Tepelné reakce podle tepelné bilance

Klasifikace chem. reakcí

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

8. Chemické reakce Energetika - Termochemie

Chemická kinetika. Chemické změny probíhající na úrovni atomárně molekulové nazýváme reakční mechanismus.

SADA VY_32_INOVACE_CH2

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

[ ] d[ Y] rychlost REAKČNÍ KINETIKA X Y

Rychlost chemické reakce A B. time. rychlost = - [A] t. [B] t. rychlost = Reakční rychlost a stechiometrie A + B C; R C = R A = R B A + 2B 3C;

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_10_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Katalýza / inhibice. Katalýza. Katalyzátory. Inhibitory. katalyzátor: Faktory ovlivňující rychlost chemické reakce. Homogenní

DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE

1. Termochemie - příklady 1. ročník

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

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

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Dynamická podstata chemické rovnováhy

Nultá věta termodynamická

7.TERMODYNAMIKA. 7) Doplň údaj o reakčním teple(tepelným zabarvením rce).

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

CHEMIE. Pracovní list č. 5 - žákovská verze Téma: Vliv teploty na rychlost chemické reakce, teplota tání karboxylových kyselin. Mgr.

C5250 Chemie životního prostředí II definice pojmů

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

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

Ing. Jana Vápeníková: Látkové množství, chemické reakce, chemické rovnice

CHEMICKÁ ROVNOVÁHA PRINCIP MOBILNÍ (DYNAMICKÉ) ROVNOVÁHY

E K O G Y M N Á Z I U M B R N O o.p.s. přidružená škola UNESCO

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 1. ČÁST KCH/P401

Chemická vazba. Molekula vodíku. Elektronová teorie. Oktetové pravidlo (Kossel, Lewis, 1916) Pevnost vazby vazebná energie.

5. CHEMICKÉ REAKCE. KLASIFIKACE CHEMICKÝCH REAKCÍ a) Podle vnějších změn Reakce skládání = SYNTÉZY z jednodušších -> složitější 2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

Obsah Chemická reakce... 2 PL:

V. Soustavy s chemickou reakcí

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

Ch - Chemické reakce a jejich zápis

Seminář z chemie. Charakteristika vyučovacího předmětu

Termodynamika - Formy energie

Termochemie. Katedra materiálového inženýrství a chemie A Ing. Martin Keppert Ph.D.

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

FYZIKÁLNÍ CHEMIE chemická termodynamika


MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE

Chemie - 5. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

Spontánní procesy. Probíhají bez zásahu z vnějšku Spontánní proces může být rychlý nebo pomalý

Chemie Ch3 volitelný předmět pro 4. ročník

Otázky ke zkoušce z obecné chemie (Prof. RNDr. Karel Procházka, DrSc.)

soustava - část prostoru s látkovou náplní oddělená od okolí skutečnými nebo myšlenými stěnami okolí prostor vně uvažované soustavy

Chemické reakce. Beránek Pavel 1.KŠPA

Spontánní procesy. Probíhají bez zásahu z vnějšku Spontánní proces může být rychlý nebo pomalý

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

Osnova pro předmět Fyzikální chemie II magisterský kurz

PRŮMYSLOVÉ TECHNOLOGIE I - SOUBOR OTÁZEK KE ZKOUŠCE

Hmotnost atomů a molekul 6 Látkové množství 11. Rozdělení směsí 16 Separační metody 20. Hustota, hmotnostní a objemový zlomek 25.

VYPRACOVAT NEJPOZDĚJI DO

POKYNY FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ RYCHLOST REAKCÍ

ANODA KATODA elektrolyt:

Termodynamika a živé systémy. Helena Uhrová

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

Acidobazické děje - maturitní otázka z chemie

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

2. KINETICKÁ ANALÝZA HOMOGENNÍCH REAKCÍ

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Školní vzdělávací program

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

Tematická oblast: Obecná chemie (VY_32_INOVACE_03_3)

Úlohy: 1) Vypočítejte tepelné zabarvení dané reakce z následujících dat: C 2 H 4(g) + H 2(g) C 2 H 6(g)

Atomistická teorie (Dalton, 1803)

Entropie, S. Entropie = míra obsazení dostupných energetických stavů, míra tepelných efektů u reverzibilních dějů

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

PROTOLYTICKÉ ROVNOVÁHY

TERMOCHEMIE. Entalpie H = Údaj o celkové... látky, není možné ji změřit, ale můžeme měřit... entalpie: H

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

6. Termochemie a chemická kinetika. AZ-Smart Marie Poštová

Mol. fyz. a termodynamika

Fyzikální chemie. 1.2 Termodynamika

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

Tabulace učebního plánu. Obecná chemie. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Ročník: 1.ročník a kvinta

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

Opakování

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

CHEMICKÝ DĚJ do 7.50 hodin kabinet chemie B1 Odevzdání před termínem na hodinách chemie VYPRACOVAT NEJPOZDĚJI DO

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

10. Energie a její transformace

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

Obrázek 1: Chemická reakce. Obrázek 2: Kinetická rovnice

CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Protolytické děje VY_32_INOVACE_18_15. Mgr. Věra Grimmerová.

Enzymy. aneb. Není umění dělat co tě baví, ale najít zalíbení v tom, co udělati musíš. Luboš Paznocht

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

Transkript:

Energie v chemických reakcích Energetická bilance reakce CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl rozštěpení vazeb vznik nových vazeb V chemických reakcích dochází ke změně vazeb mezi atomy. Vazebná energie uvolnění při vzniku a pohlcení při štěpení. Výsledná energie závisí na tom, která energie převyšuje (exergonické a endergonické reakce) Typ energie většinou tepelná (tepelné zabarvení reakce) závisí na typu vazeb, skupenství, podmínkách reakce, krystalické modifikaci atd. Termochemie část termodynamiky, která studuje tepelné zabarvení chemických reakcí Reakční teplo reakční teplo chemických reakcí se charakterizuje změnou entalpie H H = H 2 H1 H je rovna rozdílu entalpií produktů H 2 a výchozích látek H 1 Entalpie je energie, obsažená v látce, tzv. tepelný obsah látky, navenek se projevuje jako tepelná energie, je to stavová veličina (její změna je dána rozdílem konečného a výchozího stavu). Typy termochemických reakcí a) exotermní teplo se uvolňuje H < 0 b) endotermní teplo se spotřebovává H > 0

Termochemická rovnice zápis termochemické reakce C 2 H 4 (g) + H 2 (g) = C 2 H 6 (g) ; H = -136,6 kj/mol CO 2 (g) + H 2 (g) = 2 CO (g) ; H = 41,1 kj/mol exotermní reakce endotermní reakce g gaseus, plyn; 2 liquidus, kapalina; s solidus, pevná látka; aq aqua, vodný roztok Molární reakční teplo molární reakční teplo se vztahuje vždy na 1 mol reakčních přeměn, tj. na takové látkové množství jednotlivých složek, jaké udávají stechiometrické koeficienty v chemické rovnici. CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (l); H = -893,34 kj/mol množství tepla platí pro 1 mol CH 4 a CO 2 a 2 mol O 2 a H 2 O závisí na modifikaci, skupenství, tlaku, teplotě Standartní reakční teplo H změna entalpie za standartních podmínek (tlak 0,1 MPa, teplota 298 K, tj. 25 C Termochemické zákony a) První termochemický zákon (Lavoisierův Laplaceův) Reakční tepla přímé a zpětné reakce jsou až na znaménka stejná překonává se stejný energetický rozdíl CO (g) + H 2 O (g) = CO 2 (g) + H 2 (g) ; H = - 41,1 kj/mol CO 2 (g) + H 2 (g) = CO (g) + H 2 O (g) ; H = 41,1 kj/mol a) Druhý termochemický zákon (Hessův) Jakákoliv změna entalpie závisí pouze na konečném a výchozím stavu soustavy a nezávisí na stavech přechodných tepelné zabarvení reakce nezáleží na tom, jak sloučenina vznikne a rovná se součtu tepelných zabarvení dílčích reakcí Sn (s) + 2 Cl 2 (g) = SnCl 4 (l) ; H = - 544,7 kj/mol Sn (s) + Cl 2 (g) = SnCl 2 (l) ; H A = - 349,4 kj/mol SnCl 2 (l) + Cl 2 (g) = SnCl 4 (l) ; H B = -195,3 kj/mol

H = H A + H B H = - 544,7 kj/mol Mnohdy nejde teakční teplo přímo změřit, proto se využívá spalných tepel slučovacích tepel Jiné faktory, ovlivňující energetiku reakce Entropie S míra neuspořádanosti systému čím je systém neuspořádanější, tím má vyšší entropii samovolně probíhají děje směřující k vyšší neuspořádanosti, k vyšší entropii S = S 2 S1 jednotka S je J.K -1 Gibbsova energie G vztah mezi H a S G = H - T S samovolné děje směřují k minimální hodnotě Gibbsovy energie G = H - T S G < 0 samovolný děj (např. vypařování vody za suchého dne) G > 0 nesamovolný děj (např. rozdělení plynů, které jsou součástí vzduchu)

Reakční kinetika studuje rychlost chemických reakcí a závislost rychlosti na podmínkách, při kterých reakce probíhají (teplota, tlak, koncentrace, katylyzátory ) Zákony reakční kinetiky 1. Guldbergův Waageův zákon vliv koncentrace na rychlost reakce 2. Arrheniův zákon vliv teploty a katalyzátoru na rychlost reakce Dělení reakcí z hlediska kinetiky podle rychlosti (rychlé a pomalé) podle fázového složení o homogenní (stejná fáze) o heterogenní (různé fáze) Reakční rychlost změna koncentrace výchozích látek nebo produktů za jednotku času rychlost reakce je hodnota kladná závisí na typu látky, jejíž koncentraci měříme

Teorie reakční kinetiky 1. Srážková teorie (teorie aktivních srážek) dvě částice se musí srazit, aby proběhla reakce srážka musí být účinná o částice musí mít dostatek kinetické energie (aktivační energie) k překonání energetického valu o u složitějších mlekul má na efektivnost srážky vliv i orientace částic 2. Teorie aktivovaného komplexu (teorie absolutních reakčních rychlostí) částice s dostatečnou energií a vhodnou prostorovou orientací vytvářejí po srážce nejdříve aktivovaný komplex (na vrcholu energetického valu). Ten se pak rozpadá za vzniku příslušných produktů reakční rychlost je přímo úměrná koncentraci aktivovaných komplexů

Faktory ovlivňující rychlost chemické reakce 1. Vliv koncentrace Rychlost chemické reakce je přímo úměrná součinu koncentrací reagujících látek. Zákon Guldbergův Waageův čím větší koncentrace, tím rychlejší reakce k..rychlostní konstanta a, b.stechiometrické koeficienty kinetická rovnice Reakční mechanismus soubor dílčích reakcí, kterými se reaktanty mění v produkty reakce Příklad: 4 HBr (g) + O 2 (g) = 2 H 2 O (g) + 2 Br 2 (g) v = k. [HBr] 4. [O 2 ] zvýšení koncentrace HBr by mělo ovlivnit rychlost reakce jinak než O2 experiment ukázal, že ji obě látky ovlivňují stejně Dílčí reakce HBr + O 2 = HOOBr pomalá reakce HOOBr + HBr = 2 HOBr rychlá reakce HOBr + HBr = H2O + Br 2 rychlá reakce HOBr + HBr = H2O + Br 2 rychlá reakce limitující je nejpomalejší reakce (jako nejpomalejší auto v koloně aut) kinetická rovnice je tedy v = k. [HBr].[O 2 ] Řád reakce je roven součtu exponentů koncentrací látek v příslušné kinetické rovnici řád předchozí reakce je 2 může být i zlomek, záleží na mechanismu reakce Molekularita reakce počet molekul účastnících se procesu srážky většinou bývají bimolekulární reakce 2. Vliv teploty Zvětšení teploty o 10 C vzroste reakční rychlost dvojnásobně až čtyřnásobně vant Hoffovo pravidlo dává matematické vysvětlení vlivu teploty a katalyzátoru

při zvýšení teploty se exponent zmenší a protože je záporný, zvětší se rychlostní konstanta a tím i rychlost reakce při zmenšení aktivační energie se exponent zmenší a protože je záporný, zvětší se rychlostní konstanta a tím i rychlost reakce exponenciální charakter závislosti, tj. při malém zvýšení tzeploty nastává velký vzrůst rychlosti reakce 3. Vliv katalyzátoru Katalyzátory jsou látky, které již v nepatrném množství značně ovlivňují rychlost reakce, Katalyzátory pozitivní snižují E A 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 katalyzátor MnO 2 negativní (inhibitory) zvyšují E A 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 katalyzátor močovina Mechanismus působení katalyzátoru účastní se tvorby aktivovaného koplexu a ovlivňuje aktivační energii (E A ) Typy katalýzy 1. homogenní katalyzátor a reaktanty v 1 fázi 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 katalyzátor kyselina sírová 2. heterogenní katalyzátor a reaktanty v různých fázích 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 katalyzátor MnO 2 Závěr: k. reagují již v malém množství a značně ovlivňují rychlost reakce k. není výchozí látkou ani produktem k. se po reakci regeneruje k. ovlivňuje rychlost reakce, ale nemá vliv na chemickou rovnováhu 4. Další faktory ovlivňující rychlost reakce velikost částic (stupeň rozmělnění) míchání soustavy aj..

Chemická rovnováha Rovnovážný stav při chemické reakci dochází i ke srážkám mezi produkty reakce a k jejich rozštěpení za určitou dobu se ustálí koncentrace reaktantů i produktů na určité hodnotě rychlost přímé a zpětné reakce se vyrovná Obecně platí Guldberg Waagův zákon chemické rovnováhy chemická rovnováha má dynamický charakter přímá i zpětná reakce probíhají se stejnou rychlostí od času t 0 nastává rovnovážný stav charakterizovaný neměnnými (rovnovážnými) koncentracemi

u plynů lze použít i parciální tlaky jednotlivých složek Rovnovážné složení soustavy lze hodnotit podle číselné hodnoty rovnovážné konstanty: Faktory ovlovňující chemickou rovnováhu Porušení rovnováhy vnějším zásahem (akcí) vyvolá děj (reakci) směřující ke zrušení vnějšího zásahu. Le Chatelierův princip Různé typy chemických rovnováh Existují různé typy rovnovážných konstant v závislosti natypu reakce 1. Disociakční konstanta pro acidobazické reakce 2. Iontový součin vody pro autoprotolýzu vody K H = [H 3 O + ]. [OH - ] 3. Součin rozpustnosti pro srážecí reakce

4. Disociační konstanta komplexu pro komplexorvorné reakce 5. Redoxní konstanta pro redoxní reakce