- Õige Selle esituse hinded 1/1. Millistes järgmistest protsessidest on H > 0? Vali üks või enam vastust. a. H2 (g) <=> 2 H (g) b. NH3 (g) + HCl (g) <=> NH4Cl (t) c. 6 CO2 (g) + 6 H2O (v) <=> C6H12O6 (l) + 6 O2 (g) d. 2 SO2 (g) + O2 (g) <=> 2 SO3 (g) - Õige Selle esituse hinded 1/1. Question 5 Punktid: 1 Millised järgmistest väidetest on õiged? Vali üks või enam vastust. a. Isoleeritud süsteemis kulgevad isevoolulised protsessid entroopia kasvu suunas b. Isevooluliselt kulgevad protsessid ainult isoleeritud süsteemides c. Isoleeritud süsteemis kulgevad isevooluliselt ainult eksotermilised protsessid d. Isevooluliselt kulgevad ainult protsessid, milles entroopia kasvab e. Isevooluliselt kulgevad ainult protsessid, milles süsteemi vabaenergia väheneb f. Isevooluliselt kulgevad ainult eksotermilised protsessid - Osaliselt õige Selle esituse hinded 0.5/1.
süsteemis, mis vähendavad süsteemi võimet teha tööd, sest osa energiast on pöördumatult muundunud soojuseks. Clausiuse sõnastusel on ka teine variant: soojus ei saa minna iseenesest külmalt kehalt kuumemale ehk ei ole võimalik niisugune protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse ülekandumine külmemalt kehalt kuumemale. Näiteks vesi voolab iseenesest mäest alla ja vee mäkke viimiseks on vaja teha tööd. Gaas paisub ja täidab vaba ruumala, kuid isevooluliselt ei toimu tema ruumala vähenemine. William Thomson on termodünaamika II printsiibi sõnastanud aga nii: ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat masinat, mis muudaks pidevalt soojust tööks ainult ühe keha jahtumise arvel, nii et ümbritsevates kehades ei esineks mingeid muutusi, mis tähendab, et kogu soojust ei ole võimalik täielikult konverteerida tööks. Näiteks vesi voolab iseenesest mäest alla ja vee mäkke viimiseks on vaja teha tööd. Gaas
kahjulikkus ja korrosioonikaitse võimalused. Korrodeeruvate metallide paarist oksüdeeruva metalli leidmine, vastavate elektronvõrrandite koostamine 5. Metallide saamine maagist, redutseerimise põhiviisid (särdamine, aluminotermia, karbotermia), vastavate võrrandite eristamine ja koostamine. 6. Metallide ja nende ühendite energeetiline efekt: · korrosioon on eksotermiline protsess ja toimub isevooluliselt; · metallide redutseerimine ühendist on endotermiline protsess, metallide tootmiseks tuleb kulutada energiat. 7. Elektrolüüsi põhimõtte selgitamine, sulatatud ja lahustatud soolade elektrolüüsi saaduste leidmine, elektrolüüsi kasutusvõimalused 8. Galvaanielemendi (keemilise vooluallika) tööpõhimõtte selgitamine. Keemiliste vooluallikate näited. 9. Sulamid, nende omaduste võrdlus lähtemetallidega, eelised puhaste metallide
c) NH4HCO3(t) NH3(g) + CO2(g) + H2O(g), |S>0 keemilised sidemed katkevad d) Fe(t) + H2SO4(l) FeSO4(l) + H2(g). |S>0 saadustes eraldub gaas 10. Milline on jää sulamise G märk järgmistel temperatuuridel: a) 10 oC, b) -5 oC, c) 0 oC? G<0 G>0 G=0 Üldine keemia. Näidisküsimused. 11. Kas on võimalik teostada protsessi, mille G > 0? Millistel tingimustel? Reaktsioon ei toimu isevooluliselt. Saab toimuda väljaspoolt tuleva energia arvelt. Fotosüntees(päike), elektrolüüs(el.vool) 12. Kas järgmised reaktsioonid toimuvad isevooluliselt entalpia- või entroopiafaktori (või mõlema) arvel? Kas nendel reaktsioonidel on G < 0 kõrgetel või madalatel temperatuuridel? a) CaO(t) + H2O(v) Ca(OH)2(l), H<0 madal temp. b) HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(t), S<0 H<0 madal temp. c) 2 KNO3(t) 2 KNO2(t) + O2(g)
maksimaalset väärtust Omapead jäetuna lähevad asjad ikka segamini mitte korda Termodünaamika teine seadus avatud süsteemides Gibbsi vabaenergia G Bioloogilised süsteemid on avatud süsteemid Gibbsi vabaenergia G (J, J/mol) arvestab mõlemat entalpiat ja entroopiat Konstantsel rõhul ja temperatuuril: G = H -TS TD teine seadus: termodünaamiliselt soodsa protsessi G on märgilt negatiivne, G < 0 Termodünaamiliselt soodsad protsessid kulgevad isevooluliselt G näitab maksimaalset kasuliku töö hulka mida antud protsessi toimumise arvelt on võimalik teha Tasakaaluolekus ei toimu süsteemiga summaarset muutust ja G = 0 Elu on tasakaalolekust kaugel. Kompenseerimaks korrapäraste molekulaarsete struktuuride teket ja uuendamist (S < 0) peavad elusorganismid pidevalt keskkonnast energiat ammutama (H < 0) Protsessi kulgemise suuna määravad nii muutused entalpias kui entroopias G = H -TS järelikult soodustavad protsessi: H < 0 ja S > 0
keemilise protsessi teostatavus (G < 0; G = H - TS) 1) H < 0; S > 0 ----- alati teostatav, mõlemad faktorid soodustavad 2) H < 0; S < 0 ----- teostatav madalatel-mõõdukatel T-del, toimub entalpiafaktori arvelt (gaasid neelduvad) 3) H > 0; S > 0 ----- teostatav kõrgetel T-del, toimub entroopiafaktori arvelt (gaasid eralduvad) 4) H > 0; S < 0 ----- isevooluliselt ei toimu, mõlemad faktorid takistavad G reaktsiooni standardne Gibbsi energia: ΔG0 reaktsioon = Σn G0f (saadused) - Σn G0f (lähteained) ΔG = [ΣΔHf,j (saadused) − ΤΣΔSf,j (saadused)]] – [ΣΔHf,j (lähteained) − TΣΔSf,j (lähteained)]
Koloidosakese laengu tekkimine: Ioniseeruvad rühmad osakeste pinnal. Vee puhastamine: Koagulatsioon- osakeste ühinemine suuremateks elektrostaatiliste tõukejõudude vähendamisel. Flokulatsioon-osakeste ühinemine"siduvate"osakeste kaudu. Kaogulatsioon- kutsub esile ioon, mille laeng on vastasmärgiline osakese laengule. Tiksotroopia-välismõju tagajärjel sisemine struktuur laguneb ja süsteem läheb üle sooliks. Sorptsioon- mingi komponendi isevooluliselt kulgev kogunemine faasidevahelisele piirpinnale. Adsorptioon-komponentide konsentratsiooni muutus pindkihis faaside sisemisekontsentratsioon Adsorbent- faas mille pinnal adsorptsioon toimub
1. Palmitiinhappe oksüdatsiooni Hº mõõdetuna kalorimeetris on 9958 kJ/mol. Milline võiks olla sama reaktsiooni Hº elusrakus: a) sama Pikemalt: Entalpia on olekufunktsioon ehk sõltub ainult süsteemi olekust, mitte selle saavutamise viisist. (Kips on kips! ja 5=100:5 15=1041) 2. Vette asetatud jäätükk sulab. Miks ei ole võimalik olukord, kus jäätükk muutuks veelgi külmemaks ümbritsev vesi aga soojemaks? Sest isevooluliselt liigub soojus alati soojemalt kehalt külmemale (termodünaamika II säädus) 3. Vee jäätumisel tema korrapära kasvab (S < 0). Kuidas on võimalik vee jäätumine? Vee jäätumisel tema korrapära kasvab ehk S<0. Avatud süsteemi isevoolulised protsessid toimuvad vabaenergia vähenemise suunas (G<0). Selleks,et G oleks negatiivne, peab H<0 ning seega tingimuseks on see,et protsess peab toimuma madalamatel temperatuuridel H>TS Entroopia vähenemist peab
Kordamisküsimused (sissejuhatus, energia, vesi, sahhariidid) 1. Palmitiinhappe oksüdatsiooni Hº mõõdetuna kalorimeetris on -9958 kJ/mol. Milline võiks olla sama reaktsiooni Hº elusrakus: Sama entalpia on olekufunktsioon, ehk sõltub ainult süsteemi olekust, mitte selle saavutamise viisist. 2. Vette asetatud jäätükk sulab. Miks ei ole võimalik olukord, kus jäätükk muutuks veelgi külmemaks ümbritsev vesi aga soojemaks? Termodünaamika II seadus energia liigub isevooluliselt soojalt kehalt külmale. 3. Vee jäätumisel tema korrapära kasvab (S< 0). Kuidas on võimalik vee jäätumine? Kuna jäätumisel vee korrapära kasvab, siis vastab see madalamale entroopiale. Tingimuseks on see, et protsess toimuks madalamatel temperatuuridel. Entroopia vähenemist kompenseerib soojusvahetus keskkonnaga, mistõttu peab keskkond omama madalamat temperatuuri kui jää. 4. Elusorganismides toimub pidev korrapärase molekulaarse struktuuri loomine (S< 0). Kuidas see võimalik on
reakstsioonides ja negatiivne eksotermilistes protssessides. Endotermiline reaktsioon - soojus neeldub. Pos. Sest saab energiat juurde. Keemilise sideme lagunemine on ALATI endotermiline. Eksodermiline reakts soojus eraldub. Neg. Sest annab energiat ära. Keemilise sideme moodustamine ALATI eksodermiline prots. 2. Vette asetatud jäätükk sulab. Miks ei ole võimalik olukord, kus jäätükk muutuks veelgi külmemaks ümbritsev vesi aga soojemaks? Vastus: Isevooluliselt liigub soojus alati soojemalt kehalt külmemale. Soojuse liikumine soojemalt kehalt külmemale on termodünaamiliselt soodustatud protsess. 3. Vee jäätumisel tema korrapära kasvab (S < 0). Kuidas on võimalik vee jäätumine? Vastus: kaldutakse arvama, et entroopia peab alati kasvama. Avatud süsteemi entroopia võib ka langeda. Kui me asetame klaasi veega sügavkülma (-20ºC) siis vesi jäätub vaatamata
Mitselli teke toimub väga kitsas kontsentratsiooni piirkonnas. Seda aatomite/molekulide/ioonide liitmine suuremateks agregaatideks. määrab selle kvaliteedi, mustmullas Ca ja Mg, mis vahetuvad K ja Emulgaatorid on pindaktiivsed ained. Nad adsorbeeruvad nimetatakse mitsellitekke kriitiliseks kontsentratsiooniks (MKK). Toimib isevooluliselt, sest kondenseerumisel toimub pinna NH4 ioonide vastu, mis on vajalikud taimede kasvuks.Happelistele faasidevahelisel piirpinnal, alandades sellega faasidevahelist Seebi pesemistoime avaldub ainult sellest kriitilisest vähenemine ja sellega koos vabaenergia vähenemine probleemiks muldadele veetakse lupja, et taimedele kasutud H ioonid asendada pindpinevust (pinna vabaenergiat)
omavahel suht tugevaid struktuure, omadused lähenevad tahkele ainele ja nim tarreteks ehk geelideks.; gaasiliste korral aerosoolideks, vedela korral lüsoolideks, tahke korral soolideks, hüdrosoolide korral on keskkonnaks vesi; organosoolide korral orgaaniline vedelik. Kolloidsüs. Valmistamise meetodid: kondenseerimism: eesmärgiks aatomite/molekulide/ioonide liitmine suuremateks agregaatideks. Toimib isevooluliselt, sest kondenseerumisel toimub pinna vähenemine ja sellega koos vabaenergia vähenemine probleemiks on kasvu õigeaegne pidurdamine, et ei tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. Staadiumid: kristallisatsioonikeskme teke väikeste kristallidena ja keskmete kasv sõltuvana kristalli pinnale sadenevate molekulide arvust, difusioonkonstandist ja difusioonitee pikkusest. Kasutatavamad: lahusti vahetamine ehk füüsiline kondenseerimine, aurude kondenseerimine, keemiline reaktsioon
Need pidurdavad näiteks kolloidosakeste kasvu liiga suureks. Meetodid kolloidsüsteemide valmistamiseks määrab ära kolloidsüsteemide vahepealne asend molekulaardispersete ja jämedispersete süsteemide vahel. Kasutatakse nii kondenseerimiskui ka dispergeerimis(peenestus)meetodeid. A Kondenseerimismeetodid. Selle eesmärgiks on väiksemate osakeste (aatomite, molekulide, ioonide) liitmine suuremateks agregaatideks. Kondenseerumine toimub isevooluliselt, kuna kondenseerumisel toimub pinna vähenemine ja sellega koos vabaenergia vähenemine. Kondensatsiooniprotsessi põhiprobleemiks on kasvu õigeaegne pidurdamine, et ei tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. Kondenseerimismeetodis eraldatakse kaks staadiumit: 1) kristallisatsioonikeskmete teke väikeste kristallikestena Kui aine lahustuvus antud dispersioonikeskkonnas on L ja meie lahus on piisavalt üleküllastunud kontsentratsiooniga C, siis on kristallisatsioonikeskme tekkekiirus
2. Kolloidosakesi stabiliseerivate ainete olemasolu dispersioonikeskkonnas. Need pidurdavad näiteks kolloidosakeste kasvu. Meetodid kolloidsüsteemide valmistamiseks määrab ära kolloidsüsteemide vahepealne asend molekulaardispersete ja jämedispersete süsteemide vahel. Kondenseerimismeetodid. Selle eesmärgiks on väiksemate osakeste liitmine suuremateks agregaatideks. Kondenseerumine toimub isevooluliselt, kuna kondenseerumisel toimub pinna vähenemine ja sellega koos vabaenergia vähenemine. Kondensatsiooniprotsessi põhiprobleemiks on kasvu õigeaegne pidurdamine, et ei tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. Kondenseerimismeetodis eraldatakse kaks staadiumit: 1) kristallisatsioonikeskmete teke väikeste kristallikestena 2) keskmete kasv sõltuvana kristalli pinnale sadenevate molekulide arvust
Milline võiks olla sama reaktsiooni Hº elusrakus: a) sama b) negatiivsem c) positiivsem (võivad olla erinevad reaktsioonid) Entalpia on olekufunktsioon ehk sõltub ainult süsteemi olekust, mitte selle saavutamise viisist. Hoopis teine küsimus on, kui palju reaktsiooni käigus vabanevast energiast organism ära suudab kasutada. 2. Vette asetatud jäätükk sulab. Miks ei ole võimalik olukord, kus jäätükk muutuks veelgi külmemaks ümbritsev vesi aga soojemaks? Sest isevooluliselt liigub soojus alati soojemalt kehalt külmemale (termodünaamika II seadus) S.t. soojem keha (vesi) annab energiat külmemale kehale (jää), kristallid lõhutakse ja sulab ära. 3. Vee jäätumisel tema korrapära kasvab (S < 0). Kuidas on võimalik vee jäätumine? Vee jäätumisel tema korrapära kasvab ehk S<0. Avatud süsteemi isevoolulised protsessid toimuvad vabaenergia vähenemise suunas (G<0). Selleks,et G oleks negatiivne, peab H<0 ning seega tingimuseks on see,et protsess
Koloidosakese laengu tekkimine: Ioniseeruvad rühmad osakeste pinnal. Vee puhastamine: Koagulatsioon- osakeste ühinemine suuremateks elektrostaatiliste tõukejõudude vähendamisel. Flokulatsioon-osakeste ühinemine"siduvate"osakeste kaudu. Kaogulatsioon- kutsub esile ioon, mille laeng on vastasmärgiline osakese laengule. Tiksotroopia-välismõju tagajärjel sisemine struktuur laguneb ja süsteem läheb üle sooliks. Sorptsioon- mingi komponendi isevooluliselt kulgev kogunemine faasidevahelisele piirpinnale. Adsorptioon-komponentide konsentratsiooni muutus pindkihis faaside sisemisekontsentratsioon suhtes. Adsorbent- faas mille pinnal adsorptsioon toimub
Kondenseerumine on aine üleminek gaasilisest agregaatolekust vedelasse. Suuremate osakeste peenestamisel väiksemateks (dispergeerimismeetod) Mõlema meetodi puhul on vaja osakesed fikseerida sobivas suuruses ja anda süsteemile vajalik püsivus Energeetilisest seisukohast vaadeldes on kondenseerimismeetodid kasulikumad, sest kondenseerimisel pind väheneb. Seoses sellega väheneb ka vabaenergia ja protsess kulgeb isevooluliselt. Kondensatsiooniprotsessi tuleb aga õigeaegselt pidurdada, et osakesed ei kasvaks liiga suureks, sest muidu tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. Dispergeerimismeetoditel lähtutakse jämedisperssetest süsteemidest, kusjuures osakesi peenendatakse kolloidosakeste mõõtmeteni. Kuna peenendamisel suureneb märgatavalt pind, siis suureneb ka pinna vabaenergia ning süsteemi ebastabiilsus kasvab
Hüdrofoobset molekuli ümbritsev klatraatstruktuur võib olla küllaltki ulatuslik ja põhjustab lokaalset organiseerituse kasvu vee struktuuris. Igasugusele korrapära kasvule vastab süsteemi madalam entroopia nii, et hüdrofoobse molekuli asetamine vette põhjustab vee entroopia languse (S on negatiivne ja -TS on positiivne ning see teeb G positiivseks). Vee entroopia langus on üheks hüdrofoobsete molekulide lahustumatuse põhjuseks, isevooluliselt tahaksid veemolekulid olla võimalikult organiseerimata ehk juhuslikult. Vee entroopia langus on ka üheks põhjuseks, miks hüdrofoobsed molekulid omavad vesilahuses tendentsi agregeeruda. Õli vette asetamisel ja loksutamisel tekivad vette õlitilgad. Ühe suure tilga ümber moodustunud veemolekulide klatraadi tekkega kaasneb väiksem korrapära kasv kui on kahe väiksema tilga ümber moodustunud klatraatide põhjustatud summaarne korrapära kasv
Kui ∆H ja ∆U>0, siis soojus neeldub → endotermiline protsess. Kui ∆H ja ∆U<0, siis soojus eraldub → eksotermiline protsess. Soojusefekt — soojushulk, mis püsival temperatuuril eraldub või neeldub ainete mittepöörduval ja täielikul reageerimisel. 3. termodünaamika II seadus: entroopia, Gibbsi energia: Termodünaamika esimene seadus ei ütle midagi protsessi suuna kohta. Looduses paljud protsessid kulgevad tasakaaluoleku poole — isevooluliselt. Teoreetiline alus protsessi suuna määramiseks: soojus ei saa ilma tööd tegemata minna üle külmemalt kehalt soojemale. (see kehtib isevooluliste protsesside ja süsteemide kohta) Selle matemaatiliseks üleskirjutuseks sobivad olekufunktsioonid. Keemilised süsteemid püüdlevad energia miinimumi poole, s.o. U ja H vähenemise suunas (∆U<0, ∆H<0). Looduses on palju endotermilisi reaktsioone, kus soojus neeldub ((∆U>0, ∆H>0). Protsessi termodünaamiline pöörduvus
aine kogunemisega faaside piirpinnale. Seda nimetatakse adsorptsiooniks. Definitsioon: adsorptsioon on süsteemi üksikute komponentide kontsentreerumine faaside eralduspinnale. Pindkihti läheb see komponent, milline vähendab kõige tugevamini pindpinevust faaside eralduspinnal. Ainet, mis koguneb pinnakihti, nimetatakse adsorbaadiks Ainet, mille pinnale koguneb adsorbaat, nimetatakse adsorbendiks Isevooluliselt kogunevad piirpinnale ainult need ained, millised vähendavad pindpinevust . Aineid, millised adsorbeeruvad ja millised vähendavad pindpinevust , nimetatakse pindaktiivseteks aineteks. Kui adsorptsiooniprotsess kandub üle faasi sisemusse,(näiteks gaaside neeldumine vedelikes või tahketes ainetes), siis nimetatakse seda nähtust absorptsiooniks. 12. Pindpinevuse määramine kapillaarse tõusu abil. 13. Gibbsi adsorptsioonivõrrandi tuletamine (teada ühte kahest tuletusest)
(kondenseerimismeetod). Kondenseerumine on aine üleminek gaasilisest agregaatolekust vedelasse. *Suuremate osakeste peenestamisel väiksemateks (dispergeerimismeetod) *Mõlema meetodi puhul on vaja osakesed fikseerida sobivas suuruses ja anda süsteemile vajalik püsivus *Energeetilisest seisukohast vaadeldes on kondenseerimismeetodid kasulikumad, sest kondenseerimisel pind väheneb. Seoses sellega väheneb ka vabaenergia ja protsess kulgeb isevooluliselt. Kondensatsiooniprotsessi tuleb aga õigeaegselt pidurdada, et osakesed ei kasvaks liiga suureks, sest muidu tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. *Dispergeerimismeetoditel lähtutakse jämedisperssetest süsteemidest, kusjuures osakesi peenendatakse kolloidosakeste mõõtmeteni. Kuna peenendamisel suureneb märgatavalt pind, siis suureneb ka pinna vabaenergia ning süsteemi ebastabiilsus kasvab. Püsiva süsteemi saamiseks tuleb
(kondenseerimismeetod). Kondenseerumine on aine üleminek gaasilisest agregaatolekust vedelasse. *Suuremate osakeste peenestamisel väiksemateks (dispergeerimismeetod) *Mõlema meetodi puhul on vaja osakesed fikseerida sobivas suuruses ja anda süsteemile vajalik püsivus *Energeetilisest seisukohast vaadeldes on kondenseerimismeetodid kasulikumad, sest kondenseerimisel pind väheneb. Seoses sellega väheneb ka vabaenergia ja protsess kulgeb isevooluliselt. Kondensatsiooniprotsessi tuleb aga õigeaegselt pidurdada, et osakesed ei kasvaks liiga suureks, sest muidu tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. *Dispergeerimismeetoditel lähtutakse jämedisperssetest süsteemidest, kusjuures osakesi peenendatakse kolloidosakeste mõõtmeteni. Kuna peenendamisel suureneb märgatavalt pind, siis suureneb ka pinna vabaenergia ning süsteemi ebastabiilsus kasvab. Püsiva süsteemi saamiseks tuleb vabaenergia liig
(kondenseerimismeetod). Kondenseerumine on aine üleminek gaasilisest agregaatolekust vedelasse. Suuremate osakeste peenestamisel väiksemateks (dispergeerimismeetod) Mõlema meetodi puhul on vaja osakesed fikseerida sobivas suuruses ja anda süsteemile vajalik püsivus Energeetilisest seisukohast vaadeldes on kondenseerimismeetodid kasulikumad, sest kondenseerimisel pind väheneb. Seoses sellega väheneb ka vabaenergia ja protsess kulgeb isevooluliselt. Kondensatsiooniprotsessi tuleb aga õigeaegselt pidurdada, et osakesed ei kasvaks liiga suureks, sest muidu tekiks jämedispersne ebapüsiv süsteem. Dispergeerimismeetoditel lähtutakse jämedisperssetest süsteemidest, kusjuures osakesi peenendatakse kolloidosakeste mõõtmeteni. Kuna peenendamisel suureneb märgatavalt pind, siis suureneb ka pinna vabaenergia ning süsteemi ebastabiilsus kasvab. Püsiva süsteemi saamiseks tuleb vabaenergia liig
annaabi.ee 
