Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia"

Sándor Dudás
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Kémiai változások

2 Energia Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia Potenciális (helyzeti) energia: a részecskék kölcsönhatásából származó energia.

3 Energiamegmaradás törvénye: Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul. A világegyetem energiája állandó.

4 Energia átalakulása, pl. összenergia kinetikus energia potenciális energia

5 Rendszer és környezet Rendszer-nek nevezzük a világnak azt a képzelt, vagy valós határfelülettel elkülönített részét, amelynek tulajdonságait vizsgáljuk. Mindent, ami a rendszeren kívül van környezet-nek hívjuk. Zárt rendszer: nincs anyagátadás energiaátadás lehetsége Izolált rendszer: nincs anyagátadás nincs energiaátadás

6 Belső energia A rendszert felépítő részecskék összenergiája (kinetikus és potenciális) a belső energia (U). Részei: 1. Termikus (molekulák mozgásával kapcsolatos) 2. Intermolekuláris (molekulák közötti erőkkel kapcsolatos) 3. Kémiai (kémiai kötések létesítésével, felbontásával kapcs.) 4. Mag (magenergiával kapcs.)

7 A termodinamika első főtétele: => Elszigetelt (izolált) rendszer belső energiája állandó. Zárt rendszer: a belső energia hő, vagy munka hatására változik E ( U) = Q + W Q-hő, W-munka (előjel!!!)

8 A hő a rendszer és környezete között a hőmérséklet különbségéből eredően átadott energia

9 Munka: energia átadás, kivéve hőt, leggyakrabban térfogati munka. dw tf = p k dv ha a p nyomás állandó. W tf = p(v 2 V 1 )= p V H = U - W H: entalpia H = U + p V ha a nyomás állandó és W=W tf H=Q H = U ha a térfogat állandó: V = 0 H= U= Q U = Q + W

10 Hőkapacitás A hőmérséklet változása a közölt hő mennyiségével egyenesen arányos: Q = C* T C = hőkapacitás Hőmérő Keverő Gyújtó vezetékek Q = n*c m * T ; Q= m * c * T moláris 1 g-ra hőkapacitás (fajhő) Víz Oxigén Minta

Látens hő Látens hő: az energiaátadás nem jár hőmérsékletváltozással Olvadáshő, fagyáshő, párolgáshő (kondenzációs hő), szublimációs hő VÍZ: H olv =

11 Látens hő Látens hő: az energiaátadás nem jár hőmérsékletváltozással Olvadáshő, fagyáshő, párolgáshő (kondenzációs hő), szublimációs hő VÍZ: H olv = 6,0 kj/mol (273,15 K) H pár = 40,7 kj/mol (373,15 K) H szubl = 16,2 kj/mol (183 K) Módosulat változás: C (grafit) C (gyémánt) H = 1,9 kj/mol (298 K)

12 Egy szilárd anyag melegítése H pár hőmérséklet forrás pont fagyás pont H olv folyadék gőz szilárd hőközlés

13 Megoldandó feladat: A szén-tetraklorid (CCl 4 ) forráspontján az anyag párolgáshője 29,92 kj/mol. Ha 50 g CCl 4 -ot a forráspontján, normál légköri nyomáson elpárologtatunk, számítsuk ki Q, W, U és H értékeit! A CCl 4 forráspontja 76,8 ºC.

14 Megoldás n= 50 g/154 g/mol = 0,325 mol Q= n L = 0,325 mol 29,92 kj/mol = 9,71 kj p V= n RT = 0,325 8,314 (273,15+76,8)= 945,45 J Nyomás állandó => Q= H H= 9,71 kj U= H p V =9,71 0,945 kj = 8,765 kj

15 A kémiai reakciók entalpiaváltozása Reakcióhő: a bekövetkező entalpiaváltozás ( H) (pontosan a reakcióegyenletnek megfelelően)

16 Egy anyag standard állapotán azt értjük, hogy tiszta állapotban van és a nyomás 1 atm (101,325 kpa) és a hőmérséklet 25 ºC (298,15 K). A standard reakcióhő az az entalpiaváltozás, amit akkor mérhetünk, ha a reagáló anyagok és a termékek is standard állapotban vannak. H 0 298,15 K

17 Hess tétel: Mindegy, hogy milyen úton jutunk a kezdeti állapotból a végállapotba, a reakció entalpiaváltozása, csak a kezdeti és végállapottól függ. Az entalpia állapotfüggvény, változása csak a kezdeti és végállapottól függ.

18 Egy vegyület standard képződéshője ( H f0 ) annak a reakciónak az entalpiaváltozása egy mólra vonatkoztatva, ahol a vegyület standard állapotú elemeiből képződik. Az elemek képződéshője nulla.

19 Exoterm folyamat: hőleadás. Endoterm folyamat: hőfelvétel.

20 Standard képződéshőkkombinálása A reakcióhő: H f0 = Σ H f0 (termékek) Σ H f0 (reaktánsok)

21 CO Reakcióhő C (sz) + O 2 (g) = CO 2 (g) H k = 393,5 kj/mol grafit C(grafit) (sz) + O 2(g) CO (g) H k = 110,5 kj/mol CO (g) + ½ O 2 (g) CO H 2 (g) r =? -110,5 C (grafit) + O 2 (g) H r = H k (CO 2 ) H k (CO) H r = 283,0 kj/mol CO (g) +1/2 O 2(g)?? ,

22 Kémiai reakciók lejátszódásának feltétele egy analógia

23 Kémiai reakciók lejátszódásának feltétele Relatív energia A + B E # E nagy E # : kinetikailag gátolt E negatív: termodinamikailag kedvezményezett C + D

24 Egy analógia aktiválási energia kiindulási állapot energia nyereség felszabaduló energia végállapot

25 Reakciókinetika Elemi reakció: egy ütközés következtében végbemenő átalakulás kellő sebességgel, megfelelő irányból!! aktivált komplex aktivált komplex exoterm endoterm Reakció koordináta Reakció koordináta

26 Kémiai reakciók lejátszódásának feltétele Kinetikus energiagát(megszabja a reakció sebességét): nincs ill. kicsi: gyors, spontán reakciók nagy pl. CrO + metanol 3 : nincs reakció lejátszódhat magasabb hőmérsékleten pl. peroxiaceton égése lejátszódhat katalizátor alkalmazásával MnO 2 pl. 2 H O O + 2 H O

27 Katalizált reakciók nem katalizált A A-M B M A-M-B A-B M-A-B katalizált Relatív energia A + B A-M A-M-B M-A-B A-B

28 Katalizátor - Iniciátor Katalizátor: olyan anyag, mely a reakció sebességét gyorsítja és egy meghatározott irányba vezeti a nélkül, hogy a reakció végtermékében megjelenne. A katalizátor a reakcióban látszólag nem vesz részt és a reakció lejátszódása után visszakapjuk. Homogén katalízis: a katalizátor ugyanabban a fázisban van, mint a reakciórendszer. Heterogén katalízis: a katalizátor és a reagáló anyagok egymással érintkező különböző fázisokban vannak. Iniciátor: reakciókat, rendszerint láncreakciókat megindító anyagok. A katalizátorokkal ellentétben az iniciátorok megváltoznak a reakció során, beépülnek vagy megváltozott állapotban maradnak vissza.

Hasonló dokumentumok

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul. Kémiai változások Energia Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Energiamegmaradás törvénye: Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul. A világegyetem energiája állandó. Energia