4 θερμοχημεια

18
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο

Transcript of 4 θερμοχημεια

Page 1: 4 θερμοχημεια

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο

Page 2: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 2

Θερμότητα π είναι η ενέργεια ου ανταλλάσει το σύστημα με τοπ εριβάλλον του λόγω διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ τους

Θερμοκρασία είναι το μέτρο της θερμικής ενέργειας ενός σώματος

Θερμοκρασία ≠ Θερμότητα

400C

Μεγαλύτερη θερμική ενέργεια

900C

Page 3: 4 θερμοχημεια

Θερμική ενέργεια είναι η ενέργεια που σχετίζεται με την τυχαία κίνηση των ατόμων και των μορίων

Χημική ενέργεια είναι η αποθηκευμένη ενέργεια στους δεσμούς μεταξύ των χημικών ουσιών

Κάθε χημική ουσία περικλείει ενέργεια

2H2+ O2 2H2O

Page 4: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 4

Σαν ΣΥΣΤΗΜΑ ορίζουμε το τμήμα του υλικού κόσμου που μελετάμε.

Όριο ΠεριβάλλονΣύστημα

Σαν ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ π π ορίζουμε το υ όλοι ο μέρος του

.υλικού κόσμου

Page 5: 4 θερμοχημεια

κλειστόανοικτό μονωμένο

Ανταλλαγή

ΘερμότηταΘερμότητα

Νερό

Ατμός

ΜάζαΘερμότητα

Θερμότητα Καμιά ανταλλαγή

ΣΥΣΤΗΜΑ

Page 6: 4 θερμοχημεια

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + Ενέργεια

Θερμοχημεία είναι ο κλάδος της χημείας που ασχολείται με τις ενεργειακές μεταβολές που συμβαίνουν κατά τις χημικές αντιδράσεις.

Μελετά τις μετατροπές της χημικής ενέργειας σε θερμική

και αντίστροφα.

Ενέργεια + 2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g)

Page 7: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 7

Ενέργεια + 2HgO (s) 2Hg (l) + O2 (g)

Ενέργεια + H2O (s) H2O (l)

Ενδόθερμες π π π είναι οι αντιδράσεις ου ραγματο οιούνται μεπ π π α ορρόφησηενέργειαςα ό το εριβάλλον τους

2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) + Ενέργεια

H2O (g) H2O (l) + Ενέργεια

Εξώθερμες π είναι οι αντιδράσεις α ελευθερώνουν ενέργεια π στο εριβάλλον τους

Page 8: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 8

ΕΝΘΑΛΠΙΑ ονομάζεται η ολική ενέργεια ενός συστήματος, όταν αυτό βρίσκεται υπό σταθερή πίεση.

Η π ενθαλ ία π π είναι καταστατική ιδιότητα και δεν εξαρτάται α ό τον τρό ο , π μετάβασης του συστήματος σε μια κατάσταση αλλά α ό την κατάσταση αυτή

πκαι την οσότητα

Page 9: 4 θερμοχημεια

9

π πΗενθαλ ία ενόςσυστήματοςδεν ροσδιορίζεται, π αυτό ου είναι μετρήσιμο είναι η μεταβολή της

π « π » π π Ηενθαλ ία είναι σαν ένα ντε όζιτο ου εριέχει την ενέργεια τουαντιδρώντος. « π » συστήματος Το ντε όζιτο αυτό γεμίζει στις ενδόθερμες αντιδράσεις και

.αδειάζει στις εξώθερμες

Page 10: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 10

∆H = Hπροιόντων– H αντιδρώντων

ΔH = εκλυόμενο ή απορροφούμενο ποσό θερμότητας σε μια αντίδραση

Μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ

Page 11: 4 θερμοχημεια

Ενέ

ργε

ια

2 H2(g) + O2(g)

2 H2O(l) 2 HgO(s)

2 Hg(l) + O2(g)

ΔΗ < 0

ΕΞΩΘΕΡΜΗ

το σύστημα δίνει ενέργεια

Q > 0 ΔΗ > 0

ΕΝΔΟΘΕΡΜΗ

το σύστημα απορροφά ενέργεια

Q < 0

Page 12: 4 θερμοχημεια

Ενθαλπία αντίδρασης ορίζουμε τη μεταβολή της

ενθαλπίας ΔΗ μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων για

δεδομένες τιμές Ρ,Τ

CH4(g) + 2O2(g) → CO2 (g) + 2H2O(g) ΔH = -802 kJ

Στις θερμοχημικές εξισώσεις θα πρέπει να δηλώνεται η

φυσική κατάσταση των σωμάτων που συμμετέχουν.

Κατά τον υπολογισμό της ενθαλπίας μίας αντίδρασης,

αντιδρώντα και προϊόντα ανάγονται στην ίδια θερμοκρασία

Page 13: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 13

π Η ενθαλ ία της αντίδρασης εξαρτάται :

πα ό:

2. πΤηφυσική κατάσταση τωναντιδρώντωνκαι των ροϊόντων

3. π Τιςσυνθήκες ίεσης και θερμοκρασίας

CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O (l) ΔΗ= - 890KJ

CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O (g) ΔΗ= - 802KJ

C(γραφίτη) + O2 (g) CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ

C(διαμάντι) + O2 (g) CO2 (g) ∆H = -395,4 kJ

1. Τηφύση τωναντιδρώντων

Page 14: 4 θερμοχημεια

Πίεση: P = 1 atm ή 760 mmHg

Θερμοκρασία: θ = 25 o C ή Τ = 298 Κ

και για διαλύματα Συγκέντρωση: c = 1 M

Πρότυπη Κατάσταση

Στην πρότυπη κατάσταση η αντίστοιχη μεταβολή της

ενθαλπίας λέγεται πρότυπη μεταβολή ενθαλπίας ή

πρότυπη ενθαλπία και συμβολίζεται με ΔΗ0

Page 15: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 15

π π Πρότυ η ενθαλ ία σχηματισμού ΔΗ f0 μιας ένωσης είναι η

π μεταβολή της ενθαλ ίας κατά τον σχηματισμό 1 mol π της ένωσης α ό τα , π π .συστατικά της σε ρότυ η κατάσταση

π π π Η ρότυ η ενθαλ ία σχηματισμού της σταθερότερης μορφής ενόςστοιχείου . θεωρείται μηδέν

C(γραφίτη) + O2 (g) CO2 (g) ∆H0f = -393.5 kJ

ΔΗ0f(γραφίτη)= 0 ΔΗ0

f( )διαμάντι ≠0

Όσο πιο μικρή είναι η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού μιας ένωσης

τόσο σταθερότερη είναι αυτή.

Page 16: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 16

π Πρότυ η ενθαλπί α καύσης ΔΗc0 μιας ουσίας

π είναι η μεταβολή της ενθαλ ίας κατά την καύση 1

mol , π π .της ουσίας σε ρότυ ηκατάσταση

C3Η8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH0c = -2220 kJ

H πρότυπη ενθαλπία καύσης είναι πάντοτε

αρνητική άρα η αντίδραση είναι πάντα εξώθερμη

Page 17: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 17

π Πρότυ η ενθαλπί α εξουδετέρωσης ΔΗn0 είναι η μεταβολή της

ενθαλπίας κατά την πλήρη εξουδετέρωση 1 mol Η+ ενός οξέος με μια

βάση ή 1 mol OH- μιας βάσης με οξύ, π π .σε ρότυ η κατάσταση

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) ΔH0n = -57,1 kJ

HNO3(aq) + KOH(aq) KNO3(aq) + H2O(l) ΔH0n = -57,1 kJ

Είναι πάντα ΔHn < 0 άρα η αντίδραση είναι πάντα εξώθερμη

Page 18: 4 θερμοχημεια

Ζέττα Ανδριοπούλου Χημικός Σπάρτη 18

Κατά την εξουδετέρωση ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση η

πρότυπη ενθαλπία εξουδετέρωσης έχει τιμή σταθερή

ανεξάρτητα από το οξύ ή τη βάση που αντιδρα.

H+ (aq) + OH- (aq) H2O(l) ΔH0n = -57,1 kJ

Κατά την εξουδετέρωση ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση ή

αντίστροφα, μέρος της εκλυόμενης θερμότητας δαπανάται για την

διάσταση ή τον ιοντισμό του ασθενούς ηλεκτρολύτη οπότε η πρότυπη

ενθαλπία εξουδετέρωσης έχει μικρότερη τιμή.