Kémia reakciók energiaváltozása, feltétele, egyensúly befolyásolása Flashcards
Termodinamika
-Kémiai változások energia változással járnak
-ennek mennyiségi lerírásával a termokémia foglalkozik
-adott reakciót kisérő hőváltozást a reakcióhővel jellemezzük
Reakcióhő
-Megadja, hogy mekkora hőváltozás kíséri a reakcióhő egyenlet által feltüntet minőségű és mennyiségű anyagok átalakulását
-jel: Qr
-mértékegység: kJ
-exoterm reakció: Qr - előjelű
-endoterm reakció: Qr + előjelű
A reakció hő függ…
-a reagáló anyagok halmazállapotától
-termékék halmazállapotától
-oldott formában van-e
-melyik módosulat alakult át
-ezért termokémiai képletben mindig feltüntetjük az anyagok halmazállapotét
Hess-tétel
-a reakcióhő független a részfolyamatok minőségétől és sorrendjétől, csak a kiindulási és végállapotától függ
-egy reakció többféle úton is végbemehet. Például 1 mol kalcium-karbonátból (kalcitból) és 1 mol hidrogén-klorid gázból két úton is keletkezhet 1 mol kalcium-klorid, 1 mol cseppfolyós víz és 1 mol szén-dioxid-gáz
Képződés-hő
-annak a reakciónak a reakcióhője amelyben egy vegyület 1 mólja std. körülmények közt stabilis állapotú elemeiből keletkezik
-jele:Q(k)
-mértékegység: kJ/mol
-az elemek std. állapotban stabilis módosulatának képződéshője: 0
-reakcióhő kiszámítható a képződéshőből
-termékek képződéshőinek összege - kiindulási anyagok képződés hőinek összege az egyenlet szerinti anyagmennyiségekkel megszorozva
Kémiai reakciók feltételei
-kémia reakció - kötések felbomlása, új kötések kialakulása
-feltételek:
-részecskék ütközése (sok részecske több ütközése)
-homogén reakciók: ütközés határfelületén
-részecskék térbeli elhelyezkedése megfelelő legyen
-legyen aktiválási energia (Ea kJ/mol) (mennyi E szükséges 1 mol aktivált komplexum keletkezéséhez)
-aktivált komplexum alakul ki, benne a megszűnő és kialakuló kötések együtt vannak jelen
Reakciósebesség
-egységnyi idő alatt, egységnyi térfogatban mekkora az átalakult anyag anyagmennyisége
-a reakciósebesség függ:
-reagáló anyagok minőségétől
-reagáló anyagok koncentrációjától (koncentráció nő-sebesség nő)
-hőmérséklettől (hő nő-sebesség nő)
-Katalizátortól (inhibitor=negatív katalizátor)
-kalaizátor: aktiválási E-t csökkenti
Egyirányú reakciók
-kiindulás: anyagokból stabilabb végtermék keletkezik
-visszaalakulás gátolt pl.: oldatban gáz távozik, szilárd leválik
-ilyenkor a kiindulási anyag teljes mennyisége átalakul
-kiindulási anyagok koncentrációja csökken előbb-utóbb valamelyik, elfogy, ettől kezdve a koncentráció állandosul
-a végtermék koncentrációja növekszik, majd állandosul
-a reakciósebesség időben csökken, majd leáll
A kémiai egyensúly
-megfordítható kémiai reakciók
-keletkezett anyag egy része vissza alakul kiindulási anyaggá
-pl.: CO2 + H2O = H2CO3
-felső nyíl iránya v1= k1 (CO2)(H20)
-v1= képződés sebessége
-k1= reakciósebesség állandó
-alsó nyíl iránya v2=k2(H2CO3)
-v2=bomlás sebessége
-k2=reakciósebesség állandó
-egyensúlyban van v1=v2
-k1(CO2)(H2O)=k2((H2CO3)
-k1 / k2= (H2CO3) / (CO2)(H2O) =K
-K=egyensúlyi állandó
-ha K>1 termékek, ha K<1 kiindulási anyagok vannak nagyobb mennyiségben
Dinamikus egyensúly
-dinamikus, mert bármely résztvevő hozzáadása. vagy elvevése hatására az egyensúly kibillenne az egyensúlyi állapotából
-Külső tényezők (pl.: hőmérséklet, nyomás) az egyensúlyt megváltoztatja
-az egyensúly bármely irányból elérhető
Egyensúlyi Állandó
-Egy általános egyensúlyi reakció esetén
-aA+bB=cC+dD
-A, B kiindulási anyag
-C,D termék
-a,b,c,d: sztöchiometriai együttható
-A reakció egyensúlyi állandója (K)
-K= (C)^c (D)^d / (A)^a (B)^b
-tömeghatás törvénye
-az egyensúlyi állandó értéke, adott hőmérsékleten a rendszer jellemző kémiai-fizikai adata
Tömeghatás törvénye
Egyensúlyban a termékek megfelelő hatványon vett egyensúlyi koncentrációinak szorzata, osztva a kiindulási anyagok megfelelő hatványon vett egyensúlyi koncentrációinak szorzatával, egy adott hőmérsékleten állandó érték
Az egyensúlyi állapot befolyásolása - Le Chateleir-Braun elv
-egy dinamikus egyensúlyban lévő rendszer megzavarásakor, annak a folyamatnak lesz nagyobb sebessége amely a zavaró hatást igyekszik csökkenteni
Az egyensúly eltolásának lehetőségei
-1. Hőmérséklet
-exoterm reakciónál, hőelvonással
-hő elvonásra a rendszer úgy válaszol, hogy az exoterm foly.-al igyekszik pótolni
-endoterm reakciónál, hőközléssel
-hőközlésre a rendszer úgy válaszol, hogy az endoterm foly.-al igyekszik levonni
-2. Nyomás
-térfogat növekedéssel járó reakció esetén nyomás csökkentésével
-nyomás elvonásra a rendszer úgy válaszol, hogy növeli az anyagmennyiséget
-térfogat csökenéssel járó reakció esetén nyomás növelésével
-nyomás hozzáadására a rendszer úgy válaszol, hogy csökkenti az anyagmennyiséget
-3.Anyagmennyiségek
-Az egyensúlyi reakciók lejátszódásának kedvez, ha a rendszerből elvonjuk a keletkezett anyagokat
-ha valamelyik eredeti anyag kifogy, pótlása is segítí
