Vedelike soojuskahtuvused on reeglina suuremad kui vastavatel tahkistel. Molekulid saavad rohkem liikuda ja pöörelda. 9. Defineerige entalpia. Milleks see võiks hea olla? (state function) Olekufunktsioon mis lubab jälgida energia muutusi konstantsel rõhul entalpia. Süsteem teeb saadud soojuse arvel ka tööd ja tema siseenergia muutus on selle võrra väiksem. Süsteemi entalpia muutus on võrdne eraldunud soojusega või saadud soojusega konstantsel rõhul. 10. Defineerige reaktsioonientalpia ja tekkeentalpia. Selgitage nendevahelist erinevust. Reaktsioonientalpia entaplia muutus mooli kohta molekulis arvestades võrrandi stöhhiomeetrilisi kordajaid. Tekkeentalpia standardne tekkeentalpia Hf0 on defineeritud kui 1 mooli aine tekkimisreaktsiooni entalpia, lähtudes vajalikest elementidest nende kõige stabiilsemates vormides. Seega on elemendi tekkeentalpia tema kõige stabiilsema vormis 0. Kui ainet elementidest
· Soojusmahtuvus o Soojushulk, mis kulub keha temperatuuri tõstmiseks 1 ºC võrra kui temperatuuri tõstmine ei muuda aine agregaatolekut (keemilist koostist). Ja sõltub reeglina temperatuurist. · Entalpia? · Entalpia - Kui süsteemi ruumala ei muutu ja paisumistööd ei tehta, siis on süsteemi koguenergiamuut võrdne süsteemile antud soojusega. · Entalpiamuut on soojusefekt konstantsel rõhul. · Reaktsioonientalpia ja Siseenergia. · Reaktsioonientalpia - Keemilise reaktsiooniga kaasneb enamasti ka energia eraldumine või neeldumine, ühikuks on kJ/mol · Süsteemi summaarset võimet teha tööd nimetatakse tema siseenergiaks U, ühik J · Endotermilise protsessi korral H > 0 ja eksotermilise protsessi korral H < 0. · Hessi seadus - Entalpiamuut (soojusefekt) sõltub süsteemi alg ja lõppolekust, mitte aga protsessi läbiviimise teest või reaktsiooni vahestaadiumitest! · Standardsed tekkeentalpiad
C (grafiit) + O2 (g) → CO2 (g) ΔH2º=-394 kJ 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (v) ΔH3º=-572 kJ Lahendus: Kombineerides neid reaktsioone saame, et C3H8 sünteesireaktsiooni saab avaldada kujul –(1. reaktsioon) + 3(2. reaktsioon) + 2 (3. reaktsioon). -C3H8 (g)-5O2 (g)+3C(grafiit)+3O2(g)+4H2(g)+2O2(g)→ -3CO2(g)-4H2O(v)+3CO2(g)+4 H2O (v) 3 C (grafiit) + 4 H2 (g) → C3H8 (g), Samamoodi avaldub ka reaktsioonientalpia ΔHºreaktsioon= - ΔH1º + 3 ΔH2º + 2 ΔH3º = 2220kJ + 3 · (-394kJ) + 2 · (-572 kJ) = - 106kJ. ______________________________________________________________________________________________ tekkeentalpia Hf – soojusefekt 1 mol aine tekkimisel lihtainest nende standardolekus (tekkereaktsioon – aine tekkimine lihtainetest) reaktsiooni soojusefekt: Hreaktsioon = Hf,j (saadused) – Hf,i (lähteained)
Eksotermiline protsess – soojus eraldub Endotermiline protsess – soojus neeldub 7. Miks on paljud eksotermilised reaktsioonid spontaansed? Selgita, millisel juhul võib endotermiline reaktsioon olla spontaanne! Paljud eksotermilised reaktsioonid on spontaansed , kuna Gibbsi energia vabaneb , entroopia kasvab või kahaneb, endotermiline protsess võib olla spontaanne juhul, kui entroopia kasvab 8. Keemilise muundumise entalpia. Reaktsioonientalpia, seos siseenergia ja entalpia vahel, standardsed reaktsioonientalpiad. Hessi seadus. Standardsed tekkeentalpiad. Reaktsioonientalpia sõltuvus temperatuurist. Keemilise reaktsiooniga kaasneb enamasti ka energia eraldumine või neeldumine. Reaktsioonientalpia on selle vaheetappide entalpiamuutuste summa. Seos: konstantne ruumala, konstantne rõhk. Kui reaktsioonis ei osale gaase, on erinevus ∆U ja ∆H vahel väga väike ning ∆U=∆H.
Eksotermilise korral märk miinusega ja eraldub soojus, metaani põlemine. Endotermiline protsess on pluss märgiga ja soojus neeldub. Nt jää sulamine. 7. Miks on paljud eksotermilised reaktsioonid spontaansed? Selgita, millisel juhul võib endotermiline reaktsioon olla spontaanne! Eksotermilised protsessid sellepärast spontaansed, et tavaliselt ained lagunevad kergesti ja soojust eraldub pidevalt. 8. Keemilise muundumise entalpia. Reaktsioonientalpia, seos siseenergia ja entalpia vahel, standardsed reaktsioonientalpiad. Hessi seadus. Standardsed tekkeentalpiad. Reaktsioonientalpia sõltuvus temperatuurist. Standardne entalpia – lähteained ja saadused on standardolekus. Keemilise reaktsiooni entalpia on soojusefekt, mis kaasneb keemilise reaktisooniga (konst rõhul ja temperatuuril) tekkeentalpia ja põlemisentalpia. Tekkeentalpia on soojusefekt ühe mooli aine tekkimiseks. Põlemisentalpia on soojusefekt ühe mooli
Samas soovitakse enamasti andmeid avatud nõus (konstantsel rõhul) toimuvate protsesside kohta. Kui reaktsioonis ei osale gaase, on erinevus U ja H vahel väga väike ning U = H HESSI seadusEntalpiamuut (soojusefekt) sõltub süsteemi alg- ja lõppolekust, mitte aga protsessi läbiviimise teest või reaktsiooni vahestaadiumitest! Kui ainet elementidest otse sünteesida ei saa, kasutatakse tema põlemisentalpiat ja Hessi seadust. Reaktsioonientalpia saab lihtsalt arvutada: n on reaktsioonivõrrandis vastava aine ees olev stöhhiomeetriakordaja.
Q1 mol = 5016 / 0,1 = 50160 J Kuna tegemist on ainest soojuse (energia) eraldumisega siis Q1 mol = -50160 J = -50,16 kJ 1) Arvutan soojusefekti. Ioonvõrrand: H+ + OH- = H2O. fHH2O - fHOH = fH -285 -(-230) = -55,8 2) Arvutasin katseliselt saadud tulemuse ja teoreetilise tulemuse vahelise erinevuse. - (50,16-55,8): (50,16:100) = 11,24 % Järeldus: Katselises leitud reaktsioonientalpia viga oli 11,24%. Praktikum 2 Töö nr. 7: Lahused ja lahustuvus, katse 3 ja 4 Katse 3: Tahkete ainere lahustuvus sõltuvalt temperatuurist Töö vahendid: Katseklaasid, termomeeter Töö reaktiivid: naatriumsulfaat, ammooniumnitraat. Töö kirjeldus: 1. Valasime kahte katseklaasidesse 5 cm3 destilleritud vett 2. Määrasime vee algtemperatuuri: T1=23oC 3. Lahustasime ühes katseklaasis mingi kogus naatriumsulfaati ning teeises ammooniumnitraati. 4
Endotermilises protsessis H>0, eksotermilises kahaneb, H on negatiivne. Sulamine ja aurustumine on endotermilised, tahkumine (sulamisentalpia; sulamissoojus) ja kondenseerumine eksotermilised (aurustumisentalpia; aurustumissoojus). Tahkumisentalpia; sublimatsioonientalpia = sulamis- ja aurustumisentalpia summa. Soojenemiskõver – graafik, mis näitab temperatuuri muutust, kui objekti soojendada (entalpia kasvab) konstantse kiirusega. Reaktsioonientalpia – keemilise reaktsiooniga kaasnev entalpiamuut. Reaktsioonivõrrand koos entalpiamuuduga on termokeemia võrrand. Seos H ja U vahel. Kui ei tarbita ega teki gaasi siis H = U. Kui reaktsioonis muutub gaasi moolide arv ngaas võrra, siis eeldades gaasi ideaalsust, on H = U + ngaasRT kus ngaas = nlõpp - nalg Hessi seadus – kuna entalpia on olekufunktsioon, saab reaktsioonientalpiat arvutada vastava reaktsiooni etappide entalpiamuutude summana
temperatuur ei muutu). St. tekkentalpia soojusefekt 1 mooli aine tekkimisel puhastest lihtainetest nende standardolekus. St. põlemisentalpia soojusefekt 1 mooli orgaanilise aine täielikul oksüdeerumisel CO2-ks ja veeks (ja lisaks N2-ks, kui ühend sisaldab lämmastikku). Keemilise reaktsiooniga kaasneb enamasti kaenergia eraldumine või neeldumine. Näiteks metaani täielikul põlemisel eraldub 1 mooli metaani kohta 890 kJ soojust. CH4(g)+ 2O2(g) = CO2(g)+ 2H2O(v) H = -890 kJ Reaktsioonientalpia Hr on sama suur, kuid tema ühikuks on kJ/mol. Reaktsiooni soojusefekti arvutamine (Hessi seadus) Entalpiamuut (soojusefekt) sõltub süsteemi alg- ja lõppolekust, mitte aga protsessi läbiviimise teest või reaktsiooni vahestaadiumitest! *produktide standradsete tekkeentalpiate summast lahutame lähteainete tekkeentalpiate summa, arvestades stöhhiomeetrilisi koefitsiente. Hr°= nHf° (saadused) - nHf° (lähteained) Miks on Hessi seadus hea?
ei muutu). St. tekkentalpia soojusefekt 1 mooli aine tekkimisel puhastest lihtainetest nende standardolekus. St. põlemisentalpia soojusefekt 1 mooli orgaanilise aine täielikul oksüdeerumisel CO2-ks ja veeks (ja lisaks N2-ks, kui ühend sisaldab lämmastikku). Keemilise reaktsiooniga kaasneb enamasti kaenergia eraldumine või neeldumine. Näiteks metaani täielikul põlemisel eraldub 1 mooli metaani kohta 890 kJ soojust. CH4(g)+ 2O2(g) = CO2(g)+ 2H2O(v) H = -890 kJ Reaktsioonientalpia Hr on sama suur, kuid tema ühikuks on kJ/mol. Reaktsiooni soojusefekti arvutamine (Hessi seadus) Entalpiamuut (soojusefekt) sõltub süsteemi alg- ja lõppolekust, mitte aga protsessi läbiviimise teest või reaktsiooni vahestaadiumitest! *produktide standradsete tekkeentalpiate summast lahutame lähteainete tekkeentalpiate summa, arvestades stöhhiomeetrilisi koefitsiente. Hr°= nHf° (saadused) - nHf° (lähteained) Miks on Hessi seadus hea?
Termodünaamika I seaduse energia jäävuse seaduse- järgi peab energia vabanemine või neeldumine põhjustama muutuse Nimetades keha sisemist energiavaru siseenergiaks võib öelda, et eksodermilises reaktsioonis vabaneb soojust siseenergia vähenemise arvelt. Endotermilises reaktsioonis neeldub soojust ja süsteemi siseenergia kasvab. Isotroopseks soojusefektiks e reaktsiooni energiaks nim. Jääval ruumalal toimuva keemilise reaktsiooni soojusefekti. Isobaarne soojusefekt e reaktsioonientalpia on jäävale rõhule vastav soojusefekt. Keemilise reaktsiooniga kaasneb sageli ruumala muutus, mis on oluline gaasi reaktsioonide korral, sel juhul saab püsivaks lugeda välisrõhku. Gaaside eraldumise puhul peab süsteem kulutama osa oma energiast paisumis tööks w=P* V ; qp-W=U; qp=U+W=U+P*V= (U+pq)= -> ENTALPIA muut. Seega on isobaarne soojusefekt võrdne süsteemi entalpia muuduga. Protsessid tööstuses toimuvad isobaarses reziimis
annaabi.ee 
