Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Hasonló dokumentumok
Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. Általános és szervetlen kémia 9. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy

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

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

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Kémiai reakciók sebessége

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

c A Kiindulási anyag koncentrációja c A0 idő t 1/2 A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Termokémia, termodinamika

Az energia. Energia : munkavégző képesség (vagy hőközlő képesség)

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

Termokémia. Hess, Germain Henri ( ) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Reakciókinetika és katalízis

Kémiai reakciók. Kémiai reakció feltételei: Aktivált komplexum:

ÁLTALÁNOS ÉS SZERVETLEN KÉMIA SZIGORLATI VIZSGAKÉRDÉSEK 2010/2011 TANÉVBEN ÁLTALÁNOS KÉMIA

Reakciókinetika és katalízis

Reakciókinetika. Fizikai kémia előadások biológusoknak 8. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. A reakciókinetika tárgya

Gergely Pál - Erdőd! Ferenc ALTALANOS KÉMIA

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

Reakció kinetika és katalízis

Spontaneitás, entrópia

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

Általános kémia vizsgakérdések

REAKCIÓKINETIKA ÉS KATALÍZIS

(összefoglalás) a dőlt betűvel szedett dolgok csak kiegészítő jellegűek, de azért jó, ha tudjuk őket

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Reakciókinetika (Zrínyi Miklós jegyzete alapján)

Spontaneitás, entrópia

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

Általános Kémia GY 4.tantermi gyakorlat

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont)

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010. Kémia I. kategória II. forduló A feladatok megoldása

Kémiai egyensúlyok [CH 3 COOC 2 H 5 ].[H 2 O] [CH3 COOH].[C 2 H 5 OH] K = k1/ k2 = K: egyensúlyi állandó. Tömeghatás törvénye

Az enzimműködés termodinamikai és szerkezeti alapjai

Reakciókinetika és katalízis

VII. A KÉMIAI REAKCIÓK JELLEMZŐI ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

A termodinamikai rendszer energiája. E = E pot + E kin + U E pot =m g h E kin =½m v². U = U 0 + U trans + U rot + U vibr + U khat + U gerj

Termodinamikai bevezető

Kémiai reakciók 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O. Molekuláris szinten molekulamodellekkel:

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

ÁLTALÁNOS KÉMIA. vetített anyag és egyéb infók helye!!!!!!!

A metabolizmus energetikája

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

16_kinetika.pptx. Az elemi reakciók sztöchiometriai egyenletéből következik a reakciósebességi egyenletük. Pl.:

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont

1. Gázok oldhatósága vízben: Pa nyomáson g/100 g vízben

Minta feladatsor. Az ion képlete. Az ion neve O 4. Foszfátion. Szulfátion CO 3. Karbonátion. Hidrogénkarbonátion O 3. Alumíniumion. Al 3+ + Szulfidion

I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

b./ Hány gramm szénatomban van ugyanannyi proton, mint 8g oxigénatomban? Hogyan jelöljük ezeket az anyagokat? Egyforma-e minden atom a 8g szénben?

1. Mi a folytonos anyagelmélet négy eleme? 2. Mi a Dalton-féle atomelmélet négy alaptétele (posztulátuma)? 3. Mi az SI mértékegység rendszer 7

Curie Kémia Emlékverseny 2018/2019. Országos Döntő 9. évfolyam

Hevesy György Országos Kémiaverseny Kerületi forduló február évfolyam

Általános Kémia, 2008 tavasz

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Kémia OKTV 2006/2007. II. forduló. A feladatok megoldása

Ni 2+ Reakciósebesség mol. A mérés sorszáma

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Tartalmi követelmények kémia tantárgyból az érettségin K Ö Z É P S Z I N T

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Curie Kémia Emlékverseny 9. évfolyam III. forduló 2018/2019.

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

Kémiai reakciók Műszaki kémia, Anyagtan I. 11. előadás

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 11. hét

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia I. kategória 2. forduló Megoldások

Kötések kialakítása - oktett elmélet

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló KÉMIA. I. KATEGÓRIA Javítási-értékelési útmutató

7. osztály Hevesy verseny, megyei forduló, 2003.

2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló KÉMIA. II. KATEGÓRIA Javítási-értékelési útmutató

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Energiaminimum- elve

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 9. (XI. 23)

v=k [A] a [B] b = 1 d [A] 3. 0 = [ ν J J, v = k J

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Az atom szerkezete... 1

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2004.

Elektronegativitás. Elektronegativitás

10/21/11. Miért potenciálfüggvények? (Honnan kapta a nevét?) Termodinamikai potenciálfüggvények. Belső energia. Entalpia

Az 2009/2010. tanévi ORSZÁGOS KÖZÉPISKOLAI TANULMÁNYI VERSENY első (iskolai) fordulójának. feladatmegoldásai K É M I Á B Ó L

Átírás:

Kémiai átalakulások 9. hét A kémiai reakció: kötések felbomlása, új kötések kialakulása - az atomok vegyértékelektronszerkezetében történik változás egyirányú (irreverzibilis) vagy megfordítható (reverzibilis) csak az egymással érintkező részecskék között mehet végbe Szimbolikus jelzése - reakcióegyenlettel (jobb- és baloldal nem felcserélhető) A rendszer és a környezet értelmezése A rendszer: azok az egymással kölcsönhatásban lévő kémiai anyagok összessége, amelyeknek tulajdonságait vizsgálni kívánjuk Nyitott, amelynek határfelületén keresztül anyag és energia átáramolhat. Zárt, amelynek felületén anyagátadás nem mehet végbe. Elszigetelt (izolált), amelynek falán sem anyag, sem energia nem áramolhat át. A rendszer energiaviszonyai Belső energia: a rendszer teljes energiakészlete (nem mérhető, csak a változását lehet meghatározni) A belső energia megváltozása zárt rendszerben a felvett vagy leadott hő (Q) és a rendszeren vagy a rendszer által végzett munka (W) E = Q + W 1

A rendszer energiaviszonyai A térfogati munka: a térfogat megváltozása miatt bekövetkező munkavégzés W = - p V CaCO 3 + HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 2 NaN 3(sz) 2 Na (sz) + 3 N 2(g) gázfejlődési reakciókban A kémiai reakciók lejátszódhatnak állandó térfogaton: E = Q v állandó nyomáson: E = Q p + W állandó nyomáson mért reakcióhő - entalpiaváltozás H = Q p A kémiai reakció entalpiaváltozása: H = ΣH termékek ΣH kiind. a. Az entalpia: a rendszer által állandó nyomáson elnyelt vagy felvett hő A reakció során bekövetkező hőváltozás Exoterm reakciók hő leadással járó folyamatok (a termékek energiatartalma kisebb, mint a kiindulási anyagoké) Mg (sz) + O 2(g) 2 MgO (sz) NO 2 + CO CO 2 + NO 2

A reakció során bekövetkező hőváltozás Endoterm reakciók hő felvétellel járó reakciók (a termékek energiatartalma nagyobb, mint a kiindulási anyagoké) CaCO 3(sz) CaO (sz) + CO 2(g) A reakció során bekövetkező hőváltozás Az entalpiaváltozások kísérleti meghatározása: kaloriméterrel élelmiszerek hőtartalma, égéshő értékek standard entalpiaváltozás ( H o ): a termékek és a kiindulási anyagok is standard állapotban vannak (0,1 MPa nyomáson és 298 K-en) standard képződési entalpia ( H o k ): standard állapotú elemeiből 1 mol standard állapotú vegyület képződésének entalpiaváltozása Elemek std. képződési entalpiája nulla. Ahol több allotróp módosulat is létezik, ott az egyik kiválasztotté (általában a legstabilabb) nulla. oxigén ózon, grafit gyémánt, bróm (f) bróm (g) 3

Hess tétele: az állandó nyomáson mért reakcióhő csak a kiindulási anyagok és a termékek hőtartalomkülönbségéből adódik, független a reakció lezajlásának útvonalától Entrópia: rendezetlenség mértéke önként csak olyan folyamatok mennek végbe, amelyekben az entrópia növekszik A kémiai reakciókban az entrópia azért változik, mert módosul a molekulák, ionok, atomok száma halmazállapot-változás következik be a részecske geometriája, bonyolultsága változik S = S termékek S kiind. a. Gibbs: az entalpiaváltozás két részből tevődik össze az egyik rész szabadon átalakítható más energiafajtává - a rendszer munkavégző képességét jelenti - szabadentalpia változás a másik rész nem alakítható át más energiává - ahhoz szükséges, hogy adott hőmérsékleten tartsa a rendszert, biztosítsa annak rendezetlenségét - entrópia változás H = G + T S 4

A kémiai folyamatok iránya: G = H - T S a szabadentalpia csökkenéssel járó folyamatok önként végbemennek vagy a csökkenés irányába tolódnak el entalpia növekedés és entrópia csökkenés sohasem játszódik le entalpia csökkenés és entrópia növekedés mindig lejátszódik hőmérséklettől függő a reakció lejátszódása G = 0 esetén egyensúlyi állapot van Szabadentalpia változás - a reakció lejátszódásának elvi lehetőségére ad információt Reakciókinetika A reakció mechanizmusa - hogyan játszódik le - milyen elemi lépéseken keresztül megy végbe a folyamat CH 3 CH 2 OH + HCl CH 3 CH 2 Cl + H 2 O 1. CH 3 CH 2 OH + HCl CH 3 CH 2 OH 2+ + Cl 2. CH 3 CH 2 OH 2+ CH 3 CH 2+ + H 2 O 3. CH 3 CH 2+ + Cl CH 3 CH 2 Cl 5

Reakciókinetika A reakció mechanizmusa - molekularitás - az elemi lépés hány részecske kölcsönhatása révén megy végbe (leggyakrabban 2 részecske = bimolekuláris reakció) CH 3 CH 2 OH + HCl CH 3 CH 2 Cl + H 2 O bimolekuláris CH 3 CH 2 OH + HCl CH 3 CH 2 OH 2+ + Cl mono- CH 3 CH 2 OH 2+ CH 3 CH 2+ + H 2 O bimolekuláris CH 3 CH 2+ + Cl CH 3 CH 2 Cl Reakciókinetika a reakció sebessége: az egységnyi idő alatt egységnyi térfogatban átalakult reaktáns, vagy képződött termék mennyisége v = c / t a kémiai reakcióra jellemző a kiindulási anyagok koncentrációjának folytonos csökkenése - a sebesség is csökken A 2 + B 2 2 AB v = k [A 2 ] [B 2 ] reakció sebességi állandó Reakciókinetika A reakciók sebességét meghatározó tényezők a reaktánsok koncentrációja a katalizátor minősége és mennyisége heterogén reakcióknál a fázishatárok fajlagos felülete A reakcióelegy hőmérséklete 6

Reakciókinetika A reakciósebesség koncentrációfüggése, reakció rendűsége A reakció rendűsége: a sebességi egyenletben szereplő koncentrációk kitevőinek összege elemi reakciók esetén csak egész szám lehet meghatározása különböző kiindulási koncentrációhoz tartozó felezési idő alapján elsőrendű reakciók felezési ideje független a kiindulási koncentrációtól t 1 / 2 = ln 2 k Reakciókinetika Katalízis: olyan reakcióúton lejátszódó folyamat, amelyben kisebb aktiválási energia szükséges 2 H 2 O 2(f) 2 H 2 O (f) + O 2(g) HCOOH (f) H 2 O (f) + CO (g) Reakciókinetika a sebességi állandó és a hőmérséklet összefüggése Arrhenius egyenlet k = A e E / RT Ütközési elmélet a reaktáns molekuláknak ütközni kell ahhoz, hogy a reakció lejátszódjon az E a aktiválási energiánál nagyobb energiával kell rendelkezniük a molekuláknak megfelelő irányban kell ütközniük 7

Reakciókinetika Átmeneti állapot elmélet megfelelő irányultságú molekulák ütköznek átmeneti aktivált komplex jön létre Az E a -nál nagyobb energiájú molekulák ütközése kell ahhoz, hogy termék képződjön Összetett kémiai folyamatok Egyensúlyra vezető folyamatok: a kiindulási anyagok koncentrációja nem válik nullává, az egyensúly kialakulása után a reakciósebesség állandó értéket vesz fel Összetett kémiai folyamatok egyensúlyi állandó: a reakciósebességek hányadosa álladó a A + b B c C + d D v K = v keletkező bomlási c d [C] [D] = a b [A] [B] Le Chatelier elv: a legkisebb kényszer elve - az egyensúlyi rendszer külső hatásra olyan irányba tolódik, amely a külső hatást legjobban mérsékelni tudja 8

Sorozatos reakciók a keletkező termék további reakcióban vesz részt és a visszaalakulás mértéke elhanyagolható a folyamat bruttó sebességét a legkisebb sebességű lépés szabja meg k 1 k 2 k 1 >> k 2 k 1 << k 2 Láncreakció a reakció több, egymást követő lépésből áll H 2 + Cl 2 2 HCl a folyamatnak három szakasza különíthető el: láncindítás, lánc fenntartás, lánczáró lépések láncindító lépés a legkisebb kötési energiájú molekula kötésének felbomlása gyökök képződése Cl 2 Cl + Cl klórgyökök képződése, megfelelő frekvenciájú fotonok hatására Láncreakció lánc fenntartó lépések a gyök úgy reagál egy másik molekulával, hogy helyette másik gyök keletkezik Cl + H 2 HCl + H H + Cl 2 HCl + Cl Cl + HCl H + Cl 2 lánczáró lépések a gyökök egymás közötti reakciója Cl + H HCl Cl + Cl Cl 2 H + H H 2 idegen termék 9

Láncreakció CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl lánc indítás: Cl 2 Cl + Cl lánc fenntartás: Cl + CH 4 HCl + CH 3 CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl Cl + CH 3 Cl H + CH 2 Cl 2 lánc zárás: Cl + Cl Cl 2 CH 3 + Cl CH 3 Cl Cl + H HCl CH 3 + CH 3 C 2 H 6 nem elkülönülő szakaszok 10