Termokémia. Hess, Germain Henri (1802-1850) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011



Hasonló dokumentumok
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.

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

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

Termokémia, termodinamika

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

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

5. előadás

Kémiai reakciók sebessége

4. Termokémia. 4.1 A standard reakcióhő

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

Mekkora az égés utáni elegy térfogatszázalékos összetétele

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

Általános Kémia GY 4.tantermi gyakorlat

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

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

Általános Kémia, 2008 tavasz

Vegyipari technikus. Tájékoztató

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

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

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013. (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

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

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

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

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

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

Ni 2+ Reakciósebesség mol. A mérés sorszáma

1. feladat Összesen 16 pont

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

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2004.

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2001 (pótfeladatsor)

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

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2002

1. feladat Összesen 15 pont. 2. feladat Összesen 6 pont. 3. feladat Összesen 6 pont. 4. feladat Összesen 7 pont

A tételek: Elméleti témakörök. Általános kémia

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

ISMÉTLÉS, RENDSZEREZÉS

Spontaneitás, entrópia

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

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

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Termodinamika. Belső energia

2.) Melyik sor tartalmaz kizárólag endoterm folyamatokat? május. 1. Melyik állítás helytelen a fluorral kapcsolatban? okt.

1. feladat Összesen 10 pont. 2. feladat Összesen 10 pont

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

Azonosító jel: KÉMIA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA október :00. Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2002.

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

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

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

1. feladat Összesen: 18 pont. 2. feladat Összesen: 9 pont

7. Kémia egyenletek rendezése, sztöchiometria

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (25/2014 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

Termodinamikai bevezető

Spontaneitás, entrópia

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

KÉMIA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

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

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADAT (1996)

Az égés és a füstgáztisztítás kémiája

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

Hevesy György Országos Kémiaverseny Kerületi forduló február évfolyam

Összesen: 20 pont. 1,120 mol gázelegy anyagmennyisége: 0,560 mol H 2 és 0,560 mol Cl 2 tömege: 1,120 g 39,76 g (2)

1. feladat Összesen 15 pont

5. Sók oldáshőjének meghatározása kalorimetriás módszerrel. Előkészítő előadás

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

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 14 pont

KÉMIA. PRÓBAÉRETTSÉGI május EMELT SZINT JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Kémiai átalakulások. Kémiai átalakulások. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 201

1. feladat Maximális pontszám: feladat Maximális pontszám: feladat Maximális pontszám: feladat Maximális pontszám: 9

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

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

III. Termodinamikai alapok: a változások energetikája; a folyamatok iránya, egyensúlyok.

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 12 pont. 3. feladat Összesen: 14 pont. 4. feladat Összesen: 15 pont

VII. A KÉMIAI REAKCIÓK JELLEMZŐI ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK

1. feladat Összesen 15 pont

Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet TÁMOP / XXI. századi közoktatás (fejlesztés, koordináció) II. szakasz KÉMIA 3.

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Hevesy György Országos Kémiaverseny Kerületi forduló február évfolyam

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

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

Mi a hasonlóság és mi a különbség a felsorolt kémiai részecskék között? Hasonlóság:... Különbség: atom a belőle származó (egyszerű) ion

Általános kémia vizsgakérdések

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

XVI. A SZÉNCSOPORT ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK

Az anyagi rendszerek csoportosítása

A metabolizmus energetikája

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Átírás:

Termokémia Hess, Germain Henri (1802-1850) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

A reakcióhő fogalma A reakcióhő tehát a kémiai változásokat kísérő energiaváltozást jelenti. Hogyan értelmezzük az anyagok energiaváltozását? Minden anyag adott állapotában rendelkezik valamekkora energiával. Azonban ennek abszolút értékét nem ismerjük, mert nem ismerjük az abszolút zérus ponthoz tartozó energia értékét. Mivel egy folyamatban a reakcióhő csak a változáshoz tartozó energia abszolút értékére nincs is szükség. energiaváltozást jelöli, a belső A reakcióhő méréseknél elegendő a kezdeti és végállapot energiakülönbségét mérni, nincs is szükség a nullpont energia pontos értékére, a számításnál az úgy is kiesik. A reakcióhő ún. állapotfüggvény, értéke csak a kezdeti és a végállapottól függ: Reakcióhő = végállapot energiatartalma kezdeti állapot energiatartalma. Állapodjunk meg egy tetszőleges alappontban, és mindent ehhez viszonyítsunk! 2

A képződéshő fogalma Vizsgáljuk az anyagok energiatartalmát! Ehhez állapodjunk meg a körülményekben. Legyen ez az ún. standard állapot. A standard állapot fogalma: 1 bar (101 25 Pa) nyomáshoz és 25 ºC hőmérséklethez tartozó állapot. Minden anyag képződéshőjét standard körülmények között definiáljuk. Természetesen az ettől eltérő körülmények energiatartalma az anyag tulajdonságainak ismeretében számítható. Első megállapodás: Elemek képződéshője standard körülmények között nulla. Tehát pl. a hidrogén, a nátrium, a neon stb. képződéshője légköri nyomáson és 25 ºC hőmérsékleten nulla. Ezért az elemek képződéshőjét semmilyen táblázatban ne keressük, hiszen az megállapodás alapján nulla. Vannak elemek, amelyek légköri nyomáson és 25 ºC hőmérsékleten különböző állapotban létezhetnek. Pl. a kén kristálymodosulata lehet rombos vagy monoklin, az oxigén lehet O 2 vagy O (ózon), a foszfor lehet fehér (P 4 ) vagy vörös foszfor állapotban. Ezért az elemek képződéshőjének definícióját pontosítani kell: Első megállapodás: Elemek standard körülmények között stabil módosulatának képződéshője nulla. Így tehát nulla a képződéshője a rombos állapotú kénnek, az O 2 foszfornak. molekulának és a vörös

Vegyületek képződéshője Miután megállapodtunk abban, hogy az elemek képződéshőjét nullának tekintjük, következik a vegyületek képződéshőjének értelmezése. Ehhez csak elemeiből kell előállítani az adott vegyületet, és mérni a reakció lejátszódásakor bekövetkező energiaváltozást, azaz a felszabaduló, vagy elnyelődő hőmennyiséget. Pl. a CO 2 előállítható grafitból és oxigénből: C + O 2 CO 2 r H = 94 kj Ez tehát azt jelenti, hogy 1 mol CO 2 elemi szénből és oxigéngázból történő előállításakor 94 kj hőenergia szabadul fel. A CO 2 képződéshője tehát 94 kj/mol. Második megállapodás: Vegyületek képződéshője az a reakcióhő amelyet akkor mérhetünk, ha az adott vegyület 1 mólját eleminek standard körülmények között stabil módosulatából állítottuk elő. A vegyületek képződéshőjét táblázatban találhatjuk meg. Pl. az NH 4 Cl képződéshője 14 kj/mol, ami tehát annak a reakciónak az energiaváltozását jelenti, amikor nitrogéngázból, klórgázból és hidrogéngázból ammónium-kloridot állítunk elő: 2 H 2 + 0,5 N 2 + 0,5 Cl 2 NH 4 Cl. Ez a reakció persze így közvetlenül nem játszódik le, de ez a definíció szempontjából lényegtelen. 4

A termokémiai egyenlet A kémiai reakciókat reakcióegyenletekkel írjuk le. Tapasztalhatjuk, hogy a reakciók során a reakciók a kémiai átalakulás mellett energia változás is történik: a rendszer felmelegszik, vagy lehűl. A reakciókat kísérő energiaváltozásokat reakcióhőnek nevezzük. A kémiai reakciókat kísérő energiaváltozásokat a termokémiai egyenletekkel írjuk le. Ebben felt kell tüntetni a kémiai folyamatban lejátszódó anyagok halmazállapotát és a reakcióhőt is: 2 C(grafit) + O 2 (g) 2 CO(g) r H = 221 kj H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O(f) r H = 285,8 kj Szigorúan véve fel kell tüntetni az anyagok pontos állapotát (nyomását, hőmérsékletét, kristálymódosulatát, hidratált állapotát stb.) vagyis minden olyan körülményt, ami az adott anyag energiaállapotát meghatározza. A halmazállapotok feltüntetése azonban elkerülhetetlen, mivel a halmazállapot-változást kísérő átalakulási hő (olvadáshő, forráshő) igen jelentős érték. 5

A reakciók hőszínezete Ha a folyamat során hő fejlődik, tehát a rendszer ad le hőt a környezetnek, exoterm változásról, ha a rendszer vesz fel hőt a környezetből, endoterm változásról beszélünk. Az exoterm reakció esetén a rendszer energiája csökken, ezért a reakcióhő értéke negatív. E Közbenső (aktiválási) állapot Az endoterm reakció esetén a rendszer energiája nő, ezért a reakcióhő értéke pozitív. E Közbenső (aktiválási) állapot Kiindulási állapot REAKCIÓHŐ Végállapot Végállapot REAKCIÓHŐ Kiindulási állapot A reakcióhő mértékegysége: J/mol 6

A reakcióhő számítása A reakcióhő állapotfüggvény, értéke csak a kiindulási és a végállapottól függ. Nem függ a reakció időbeli lefolyásától, (a reakciósebességtől), a részfolyamatok sorrendjétől. Ez a termokémia főtétele, amit alkotójáról, Germain Henri Hess-ről, Hess-tételnek nevezünk. Ezért számításához elegendő ismerni reakciót, a kiindulási és a végállapotban szereplő anyagok képződéshőit: A reakcióhő = a végállapotban szereplő anyagok képződéshőinek összegéből kivonjuk a kiindulási állapotban szereplő anyagok képződéshőinek összegét. Példa: Reakció: Képződéshők: Mennyi hő szabadul fel 1 m standard nyomású és 25 ºC hőmérsékletű metánból tökéletes égést feltételezve, valamint ha a keletkezett víz folyadék halmazállapotú? CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = CO 2 (g) + 2 H 2 O(f) CH 4 (g) : 74 kj/mol O 2 (g) : 0 kj/mol (megállapodás!) CO 2 (g) : 94 kj/mol H 2 O(f) : 286 kj/mol r H = r H(CO 2 ) + 2 r H(H 2 O(f)) [( r H(CH 4 ) + 2 r H(O 2 )] r H = 94 + 2 ( 286) [ 74 + 2 0] r H = 892 kj/mol 1000 dm n( CH ) 24,5 dm /mol 4 40,82 mol Összes felszabaduló energia: 40,82 mol ( 892) kj/mol = 6408 kj 7

A reakcióhő számítása Példa: Reakció: Mennyi hő szabadul fel 1 m standard nyomású és 25 ºC hőmérsékletű metánból tökéletes égést feltételezve, valamint ha a keletkezett víz gőz halmazállapotú? CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = CO 2 (g) + 2 H 2 O(g) Képződéshők: CH 4 (g) : 74 kj/mol O 2 (g) : 0 kj/mol (megállapodás!) CO 2 (g) : 94 kj/mol H 2 O(g) : 242 kj/mol r H = r H(CO 2 ) + 2 r H(H 2 O(g)) [( r H(CH 4 ) + 2 r H(O 2 )] r H = 94 + 2 ( 242) [ 74 + 2 0] r H = 804 kj/mol 1000 dm n( CH ) 24,5 dm /mol 4 40,82 mol Összes felszabaduló energia: 40,82 mol ( 804) kj/mol = 2816 kj 8