MOLEKULAAR-ATOMISTLIK TEOORIA Põhiseisukohad: · molekul on aine väikseim osake, millel säilivad selle aine keemilised omadused · molekulid koosnevad aatomitest · keemilistes reaktsioonides aatomid väiksemateks osakesteks ei lagune · keemiliste reaktsioonide käigus toimub aatomite ümberjaotumine lähtainete molekulidest reaktsioonisaaduste molekulidesse FÜÜSIKALISED NÄHTUSED aine olek või keha kuju muutub KEEMILISED NÄHTUSED üks aine muutub teiseks PUHAS AINE aine ei sisalda lisandina teisi aineid (nt puhas H2O) SEGU koosneb mitmetest ainetest (nt õhk) FÜÜSIKALISED OMADUSED: KEEMILISED OMADUSED: · keemis- ja sulamistemperatuur reageerimine lihtainetega · tihedus (nt O2, H2, C, halogeenidega jt,
Ühik J/mol Aurustumissoojus - soojushulka, mille peab andma kindlal temperatuuril oleva aine massiühikule, et muuta see sama temperatuuriga auruks. Ühik on 1J/kg. L = Q/m 22. Entalpia muut on püsival rõhul süsteemi poolt vastu võetud või sellest eraldunud soojus. H = U + P·V Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes ainete standartsetest tekkeentalpiatest Ho leidmiseks tuleb lahutada reaktsioonisaaduste standartsete tekkeentalpiate summast lähteainete standartsete tekkeentalpiate summa. Ho sõltub reaktsioonivõrrandi koefitsentidest, mitte temp. Ho = lähteained - saadused Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes põlemissoojustest reaktsiooni soojusefekt, mis on leitud põlemissoojuste kaudu, tuleb võtta västasmärgiline. Ho = saadused lähteained 23. Hessi seadus soojusefekt, olles võrdne reaktsioonisaaduste ja lähteainete
Ühik J/mol Aurustumissoojus - soojushulka, mille peab andma kindlal temperatuuril oleva aine massiühikule, et muuta see sama temperatuuriga auruks. Ühik on 1J/kg. L = Q/m 22. Entalpia muut on püsival rõhul süsteemi poolt vastu võetud või sellest eraldunud soojus. H = U + P·V Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes ainete standartsetest tekkeentalpiatest Ho leidmiseks tuleb lahutada reaktsioonisaaduste standartsete tekkeentalpiate summast lähteainete standartsete tekkeentalpiate summa. Ho sõltub reaktsioonivõrrandi koefitsentidest, mitte temp. Ho = lähteained - saadused Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes põlemissoojustest reaktsiooni soojusefekt, mis on leitud põlemissoojuste kaudu, tuleb võtta västasmärgiline. Ho = saadused lähteained 23. Hessi seadus soojusefekt, olles võrdne reaktsioonisaaduste ja lähteainete
H H2O ; C CO2 ; S SO2 Sidemeentalpia e. sidemeenergia (SE) - keemiliselt seotud aatomite eraldamiseks (sideme lõhkumiseks) kuluv energiahulk ; seesama energiahulk vabaneb sideme moodustumisel Termodünaamika (TD) - füüsika haru, mis käsitleb soojusnähtusi ja nende seost aine füüsikalis-keemiliste omadustega. TD I printsiip - energia jäävuse seadus: Energia vabanemine või neeldumine reaktsioonil põhjustab muutuse reaktsioonisaaduste energias. Sellest järeldub siseenergia U kui olekufunktsiooni olemasolu. TD II printsiip määrab iseeneslike (spontaansete) protsesside suuna Põhimõte: soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale; ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat soojusjõumasinat, mille tegevuse ainus tulemus on soojuse muundumine tööks. - väljendab protsesside suundi, tasakaaluolekuid - võimaldab määrata ainete reaktsioonivõimelisust ja reakts. tulemust
ühikud erinevad. 11. Mool kui aine hulga ühik- mooli mõiste põhineb aine hulga määramisel aineosakeste arvu kaudu. Aine hulka mõõdetakse moolides. Mool on ainehulk, mis sisaldab niisama palju üksikosakesi, kui on aatomeid 12g süsiniku isotoobis süsinik- 12. Selles sisaldub teatavasti 6,02*10astmes23 aatomit. Seda väärtust nim. Avogadro arvuks ja tähistatakse NA. Aine hulga ja massi vaheline seos: n= m/M 12. Aine massi jäävuse seadus- reaktsioonist osavõtnud ainete mass võrdub reaktsioonisaaduste massiga. 13. Isomeeria- nähtus, kus mitmel ühendil on ühesugune kvalitatiivne ja kvantitiivne koostis ning molekulmass, kuid erinevad omadused. Nt: etanool (C2H5OH) ja dimetüüleeter (CH3OCH3) 14. Ioon- moodustub aatomi eletronide liitmisel või loovutamisel. Esimesel juhul tekib neg. Ioon (anioon), teisel juhul pos. Ioon (katioon). 15. Molekul- aine väiksem osake, millele antakse aine omadused. Nt: lämmastikumolekul 3N2 16. Gaasi molaarruumala- kõkide gaaside molaarruumala on 22,4 dm³!
muutu. Reaktsioonis osalevate ainete massi- ja ruumala suhted: Keemilise reaktsiooni võrrand on matemaatiline võrrand. Reaktsioonivõrrand väljendab reaktsioonis osalevate ainete moolide suhet. Reaktsioonivõrrand näitab reaktsioonis osalevate ainete massivahekorda. Lähteainete kogumass on võrdne saaduste massiga. n = m/M Kui reaktsioonist võtavad osa gaasilised ained, saame reaktsioonivõrrandist arvutada ka reageerivate gaaside või gaasiliste reaktsioonisaaduste ruumalasid. Gaasilise aine ruumala V leidmiseks tuleb moolide arv n korrutada molaarruumalaga Vm, seega V = n · Vm. Normaaltingimustel Vm = 22,4 dm³ Reaktsioonivõrrandist saab leida reaktsioonis osalevate gaasiliste ainete ruumalade suhet. Keemilise reaktsiooni kiirus: Ainehulga muundumiseks tarvisminev aeg oleneb reaktsioonikiirusest. Reaktsioonikiirust näitab ajaühikus reageerinud lähteaine või moodustunud reaktsioonisaaduse hulk moolides. Reaktsioonikiirus on seda
järjekorranumber. 14.Andke mooli definitsioon ja selgitage, miks mool on keemia üks kesksetest mõistetest. Mool on ainehulk, milles sisaldub Avogadro arv loendatavat osakest, mis on sama palju kui aatomeid 12 grammis süsiniku isotoobis massiarvuga 12. 24.Andke massitoime seaduse formuleering. Selgitage, miks on keemiliste reaktsioonide kiirused sõltuvad ainete kontsentratsioonidest. Reaktsioonide järk. Keemia põhiseadus, mis määrab reageerivate ainete ja reaktsioonisaaduste kontsentratsioonide (üldujuhul aktiivsuste) vahekorra keemilise tasakaalu korral; selle alusel arvutatakse reaktsiooni teoreetilist saagist. Massitoimeseadus: Kc= k1 [C]c[D]d k2[A]a[B]b Kc tasakaalukonstant k1 ja k2 temeperatuurist olenevad, kuid kontsentratsioonist sõltumatud kiiruskonstandid A ja B lähteainete ning C ja D reaktsioonisaaduste kontsentratsioonid tasakaaluolekus a,b,c,d reageerivate ainete stöhhiomeetriategurid reaktsioonivõrrandis
Molekul- aine väikseim osake, millel on säilinud selle aine keemilised omadused. Molekulid koosnevad (alati) aatomitest. Biomolekul- elusorganismis esinev molekul (nii anorgaanilised kui orgaanilised ained). Aine jäävuse seadus- aatomituumad ei teki ega kao keemiliste reaktsioonide käigus, vaid vahetavad nendega keemiliste sidemetega ühendatud partnereid ja/või asendit üksteise suhtes. (Teisisõnu reaktsioonist osavõtvate ainete mass võrdub reaktsioonisaaduste massiga). 5. Aine jäävuse seadus: aatomituumad ei teki ega kao keemiliste reaktsioonide käigus, vaid vahetavad nendega keemiliste sidemetega ühendatud partnereid ja/või asendit üksteise suhtes. Teisisõnu reaktsioonist osavõtvate ainete mass võrdub reaktsioonisaaduste massiga. Energia jäävuse seadus : energia ei teki ega kao vaid muundub ühest liigist teise. Massitoimeseadus: keemiliste reaktsioonide kiirust määrav seadus. Keemiliste reaktsioonide kiirus
Lagunemine kõrgel temperatuuril: Kõrgel temperatuuril alkaanid lagunevad. Reaktsioonisaadused sõltuvad temperatuurist, reaktsiooniajast ja katalüsaatoris CH4 → 2H2 + C (tahm) 2CH4 → HC≡ CH + 3H2 Temperatuuril umbes 1500°C on reaktsioonisaadusteks tavaliselt etüün. Suurel temperatuuril 1000 °C ja nikkelkatalüsaatori manulusel reageerib metaan veeauruga. Reaktsioonisaaduste koostis sõltub metaani ja veeauru vahekorrast: CH4 + H2O → CO + 3H2 CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 Ammoniaagi sünteesiks vajalik vesinik saadakse peamiselt metaani konversioonireaktsioonil veeauruga. H2 ja CO kasutatakse ka metanooli sünteesiks. Asendusreaktsioon halogeenidega: Valguse toimel toimub astmeline asendusreaktsioon, mille käigus vesiniku aatomid asenduvad halogeeni aatomitega
lähteainetes ja reaktsioonisaadustes on erinev. Redokssüsteemi saab mõtteliselt lahutada kaheks osaks: redutseerijaks, mis loovutab elektrone, ja oksüdeerijaks, mis neid liidab. Seega saab nii redutseerija kui oksüdeerija jaoks eraldi välja kirjutada elektronide üleminekuvõrrandid, mis võimaldavad määrata reaktsioonis osalenud elektronide arvu. Redutseerijaks olev aatom lähteainete poolt moodustatud redokssüsteemis on oksüdeerijaks reaktsioonisaaduste poolt moodustatud redokssüsteemis ja vastupidi. Teineteise suhtes on sama element oksüdeerijana suurema ja redutseerijana väiksema oksüdatsiooniastmega. Näide. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 -2e 21e oksüdeerija redutseerija redutseerija oksüdeerija 2e 2(-1e) Näeme, et keemilise elemendi ühe aatomi kohta loovutatud või liidetud elektronide arv jääb samaks, sõltumata sellest, kas kõnealune elemendi aatom kuulus lähteaine või
Fotosüntees 1 Süsivesinike moodustumist fotosünteesil kirjeldab järgmine põhivõrrand: 6 H2O + 6 CO2+ 4,66 ×10 -18 J C6 H12 O6 + 6 O2 Võrrand näitab, et fotosünteesi protsessis footonitena neelatud päikeseenergia salvestub tekkivates süsivesikute molekulides. Fotosüntees 2 Aine massi jäävuse seadus ( 1756 Lomonossov, 1777 Lavosier ) : reaktsioonist osa võtvate ainete mass võrdub reaktsioonisaaduste massiga Energia jäävuse seadus ( 1760 Lomonossov ) : energia ei teki ega kao, vaid võib ainult ühest liigist teiseks muunduda Aine massi ja energia jäävuse seos ( 1905 Einstein ) massi ja energia ekvivalentsus : E= mc² Fotosüntees 3 Fotosüntees on hea näide bioenergeetikast kui teadusest, kus energia tekkimise, muundumise ja vahetuse uurimine lähtub TERMODÜNAAMIKA seadustest. Termodünaamika I seaduse kohaselt siseenergia muut
Ühik J/mol Aurustumissoojus - soojushulka, mille peab andma kindlal temperatuuril oleva aine massiühikule, et muuta see sama temperatuuriga auruks. Ühik on 1J/kg. L = Q/m 22. Entalpia muut on püsival rõhul süsteemi poolt vastu võetud või sellest eraldunud soojus. H = U + P·V Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes ainete standartsetest tekkeentalpiatest Ho leidmiseks tuleb lahutada reaktsioonisaaduste standartsete tekkeentalpiate summast lähteainete standartsete tekkeentalpiate summa. Ho sõltub reaktsioonivõrrandi koefitsentidest, mitte temp. Ho = lähteained - saadused Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes põlemissoojustest reaktsiooni soojusefekt, mis on leitud põlemissoojuste kaudu, tuleb võtta västasmärgiline. Ho = saadused lähteained 23. Hessi seadus soojusefekt, olles võrdne reaktsioonisaaduste ja lähteainete
Iseeneslike protsesside puhul alati G<0 järelikult soodustab neid protsesse entalpia vähenemine (H<0) ja entroopia suurenemine (S>0). Gibbsi energia määrab reaktsiooni toimumise võimaluse. Pöörduvad reaktsioonid: - Keemilisi reaktsioone, mis kulgevad üheaegselt kahes vastupidises suunas.Tasakaalureaktsioonid: Selliste reaktsioonide tasakaaluolekut kirjeldab tasakaalukonstant K, mis arvestab reaktsioonivõrrandi kordajaid. Niisiis tasakaalukonstant: *on murd, mille lugejaks on reaktsioonisaaduste tasakaalu- kontsentratsioonide korrutis ja nimetajaks lähteainete tasakaalu- kontsentratsioonide korrutis. *väljendab reageerivate ainete ja reaktsioonisaaduste kontsent- ratsioonide kindlat vahekorda keemilise tasakaalu olekus. * on reaktsioonile iseloomulik konstant, mis ei olene reagentide kontsentratsioonidest.Massitoimeseadus: keemil.reaktsiooni kiirus on võrdeline reageerivate ainete kontsentratsioonide korrutisega.Le Chatelier' printsiip: Kui mingi välismõju
Ühik J/mol Aurustumissoojus - soojushulka, mille peab andma kindlal temperatuuril oleva aine massiühikule, et muuta see sama temperatuuriga auruks. Ühik on 1J/kg. L = Q/m 22. Entalpia muut – on püsival rõhul süsteemi poolt vastu võetud või sellest eraldunud soojus. ∆H = ∆U + P·∆V Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes ainete standartsetest tekkeentalpiatest – ∆Ho leidmiseks tuleb lahutada reaktsioonisaaduste standartsete tekkeentalpiate summast lähteainete standartsete tekkeentalpiate summa. ∆Ho sõltub reaktsioonivõrrandi koefitsentidest, mitte temp. ∆Ho = lähteained - saadused Reaktsiooni soojusefekti arvutamine lähtudes põlemissoojustest – reaktsiooni soojusefekt, mis on leitud põlemissoojuste kaudu, tuleb võtta västasmärgiline. ∆Ho = saadused – lähteained 23. Hessi seadus – soojusefekt, olles võrdne reaktsioonisaaduste ja lähteainete
liitumisreaktsioonide mehhanisme. Küllastunud - Üldiselt nad keemilistesse reaktsioonidesse kergesti ei astu ning tavaliseks reaktsioonitüübiks on asendusreaktsioon. 1. Põlemine - Kõik alkaanid põlevad, põlemissaadusteks on süsinikdioksiid ning veeaur : CH4+2O2CO2+2H2O. 2. Termiline püsivus - Kõrgel temperatuuril alkaanid lagunevad. CH42H2+C ( tahm ); 2CH4HCCH+3H2. 3. Konversioon veeauruga - Suurel temperatuuril 1000°C ja katalüsaatori Ni manulusel reageerib metaan veeauruga. Reaktsioonisaaduste koostis sõltub metaani ja veeauru vahekorrast : CH4+H2OCO+3H2; CH4+2H2OCO2+4H2. 4. Asendusreaktsioon halogeenidega toimub valguse toimel. See toimub astmeliselt, mille käigus vesiniku aatomid asenduvad halogeeni aatomitega. Ahela tekkereaktsiooniks on kloori dissotsatsioon. Ahela edasikandumine toimub ühe paardumata elektroniga kloori aatomi reaktsioonil metaaniga ja tekkiva metüülradikaali reakstioonil kloori molekuliga. CH4+Cl2CH3Cl+HCl. Küllastumata Redoksomadused -
koostise või ehitusega reaktsioonisaaduseks. Sellega kaasneb keemiliste sidemete ümberkujunemisprotsess, seejuures eraldub või neeldub energiat soojus-, kiirgus- või elektrienergia kujul. Keemiliste reaktsioonide soojusefekte märgitakse sümboliga H. Eksotermilise reaktsiooni korral on H negatiivne (miinusmärgiga), s.t. H < 0, endotermilistel reaktsioonidel aga positiivne (plussmärgiga), s.t. H > 0 Keemilise reaktsiooni soojusefekt võrdub reaktsioonisaaduste tekkesoojuste algebralise summaga, millest on lahutatud lähteainete tekkesoojuste algebraline summa. Tekkesoojus - ühendit iseloomustav suurus, mis ei sõltu ühendi saamisviisist. Tekkesoojuseks nimetatakse soojusehulka, mis vabaneb (või neeldub) ühe mooli aine tekkimisel püsivas olekus olevatest lihtainetest nn. standardtingimustel (normaalrõhul ja temperatuuril 298 K). Lihtaine tekkesoojused on võrdsed 0-ga Põlemissoojus- ühe mooli aine täielikul põlemisel vabanev soojusehulk. 3
saadusena alati hapnikku. Seetõttu on nitraadid tugevad oksüdeerijad. Aktiivsete metallide nitraatide kuumutamisel tekivad ühe saadusena nitritid ja vähemaktiivsemate metallide korral lämmastikdioksiid: 2KNO3 2KNO2 + O2 2Pb(NO3)2 2PbO + 4NO2 + O2 Eriti ettevaatlikult tuleb ümber käia ammooniumnitraadi kuumutamisega, kuna tema on äärmiselt plahvatusohtik ja seetõttu võib järsul kuumutamisel segu plahvatada. Ammooniumnitraadi lagunemisel tekkivate reaktsioonisaaduste koostis on erinev ja sõltub peamiselt temperatuurist. Temperatuuril üle saja kraadi eralduvad gaasiline ammoniaak ja lämmastikhappe aurud, mis on sissehingamisel ohtlikud nii inimestele kui loomadele. Nitraate kasutatakse väga palju väetistena ja lõhkeainetena, pürotehnikas, ravimites, puhaste metallioksiidide saamisel, tekstiilitööstuses. Strontsiumnitraadi mõjul värvub punaseks, baariumnitraadi mõjul leek roheliseks ning kaltsium-, kaalium- ja naatriumnitraadi mõjul vastavalt
on selles segus ebaühtlane. Faas on heterogeense süsteemi üks homogeenne osa, eri faase eraldab eripind. Reaktsiooni kiirus on ainete muundumise kiirus keemilises reaktsioonis. Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageerivate ainete kontsentratsioonide muutusega ajaühikus. Reaktsiooni kiirust mõjutavad:1)hetero- ja homogeenses keskkonnas: a)temperatuur b)kontsentratsioon c)gaaside ja aurude korral nende rõhk 2)lisaks heterogeenses keskkonnas d)faaside kokkupuutepinna suurus e)reaktsioonisaaduste difusioonikiirusf) 2-aatomiliste gaaside dissotsiatsioonienergiast 4. Aine valem –l. Keem.reakt. leiab aset kas kahe aineosakese vahel (need peavad kokku puutuma; nt. H2+Cl2à2HCl) või ühe ja sama aineosakese sees (lagunemisrea; nt. C2H6à2CH3). Klassifitseerimine käib mitmete tunnuste järgi, kuid olulisem on o.-a. järgi: a) kui reaktsioonil muutub vähemalt ühe elemendi aatomite o.-a., nimet. reakts.-i redoksreaktsiooniks; b)elemendi o.- a. ei muutu – lõpuni minevad reakts.-id (nt
suitsust), põuasompu ehk sondu (tingitud põlemistest ning kõrbemistest põua tagajärjel), linnasompu. Nähtavus sombu korral on tavaliselt üle 1 km, kuid tiheda sombu puhul isegi ainult mõnikümmend meetrit. 10 2. Tuli Üheks üldiselt aktsepteeritavaks tule või põlemise definitsiooniks on kiire oksüdatsioonireaktsioon2 kõrgetel temperatuuridel, millega kaasnevad gaasiliste reaktsioonisaaduste temperatuuri järsk tõus, intensiivne soojuse eraldumine ja harilikult ka valguskiirgus. Olgugi, et oksüdatsiooniprotsessid ilmnevad pidevalt meie umber, näiteks metallpindade roostetamine ja toitainete metabolism elusorganismides, eristab põlemist teistest just reaktsiooni toimumise kiirus. 2.1. Põlemine Nagu öeldud, põlemise protsessi seostatakse tavaliselt kütuseks oleva aine oksüdeerumisega hapniku juuresolekul ning kuumuse ja valguse eraldumisega.
o Kontsentratsiooni suurendamine o Gaaside korral rohu suurendamine o Tahkete ainete peenestamine o Katalusaatori kasutamine Keemilised reaktsioonid: · Tasakaalunihkumine. · Homogeene reaktsioon · Heterogeenne reaktsioon · Ühinemisreaktsioon · Lagunemisreaktsioon · Asendusreaktsioon · Vahetusreaktsioon. 9. Osata tasakaalustada redoksreaktsioone! · Vahetusreaktsioonide vorrandites on lahteainete ja reaktsioonisaaduste valemite ette koefitsentide maaramine lihtne. Redoksvorrandite vordsustamine tavaliselt nii holpsasti ei toimu ja selleks kasutatakse jargmist viisi: · Maaratakse nende elementide oksudatsiooniaste, mis reaktsiooni kaigus muutub · Koostatakse vorrandid (see annab ka teada, milline element on redutseerija, milline oksudeerija) · Et oksudeerija poolt liidetud elektronide arv vorduks redutseerija poolt loovutatud elektronide arvuga
8) Keemilise elemendi oksüdatsiooniastmeks nim. elemendi aatomi laengut ühendis, eeldusel, et aine koosneb üheaatomilistest ioonidest. 9) Keemilise reaktsiooni järk on suurus, mis on arvuliselt võrdne kontsentratsioonide astmenäitajate summaga reaktsiooni kiiruse võrrandis. 10) Gibbsi vabaenergia näitab maksimaalset energia hulka, mida on võimalik antud tingimustes muuta kasulikuks tööks. 11) Tasakaalukonstant võimaldab ennustada ning arvutada reaktsioonisaaduste kontsentratsioone tasakaaluolekus. 12) Looduses on põlemine, hingamine ja roostetamine. 13) Ohtlike ainete nimekirja on vaja, sest et teada, mis materjale ehituses mitte kasutada, sest need on keskkonnale ja organismidele ohtlikud. 14) Ehitustehnoloogias kasutatakse 15) Keemiline aine on aine, mille molekulidel on ühesugune koostis ja struktuur või mis koosneb ühe keemilise elemendi vabadest aatomitest. Keemiline ühend on keemiline aine, mis koosneb kahest või enamast erinevast
Mõõtmine Mõõtmine - mingi suuruse võrdlemine etaloniga (mõõtühikuga). Reaktsioonivõrrandid Reaktsioonivõrrand väljendab alati: reaktsioonis osalevate ainete keemilist koostist ; reaktsioonis osalevate ainete omavahelisi moolsuhteid (reaktsioonivõrrand peab olema tasakaalustatud!) Reaktsioonivõrrand väljendab vajadusel: reaktsioonis osalevate ainete olekuid (vesilahus, tahke, vedel, gaasiline, kristallmodifikatsioon jne) ; reaktsioonisaaduste eraldumist süsteemist gaasi või sademena ; reaktsiooni toimumise eritingimusi (temperatuur, rõhk, katalüsaatorite juuresolek) ; reaktsiooni soojusefekti. Reaktsioonivõrrandite põhjal saab teha mitmesuguseid arvutusi. Näiteks saab leida lähteainete või reaktsioonisaaduste koguseid teiste vastavate ainete koguste põhjal. Samuti saab koostada vastava keemilise protsessi massi- ja energiabilanssi. Ruumalaliste suhete seadus (Gay-Lussaci seadus). Püsivatel tingimustel suhtuvad
Molekulvõre sõlmpunktides elektriliselt neutraalsed molekulid, seotud nõrkade van der Waalsi jõududega. 40. Hessi seadus ja termodünaamika esimene seadus. Termodünaamika esimene seadus- muutus süsteemi energis, mis kaasneb süsteemi üleminekuga algolekust lõppolekusse on määratud ainult alg- ja lõppolekuga ega sõltu üleminekutest. Isoleeritud süsteemi energia on konstantne suurus. Hessi seadus soojusefekt, olles võrdne reaktsioonisaaduste ja lähteainete entalpiate erinevusega, ei sõltu reaktsiooni tegeliku toimumise viisist ega vaheetapidest. 41. Entroopia ja termodünaamika 2. seadus. Entroopia täiendab süsteemi pöördumatut üleminekut korrastatud olekult mittekorrastatule, kus energia kvaliteet väheneb. Entroopia kasv näitab energia hajumist. Termodünaamika 2. seadus isoleeritud süsteemis kulgevad kõik protsessid entroopia kasvu suunas. -soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumale,st
isesüttimine. Klaasvill-tooted -sulamistemperatuur 600 oC, sõltub sideainest Kivivilltooted Partek kivivill-tooted kasutamine kuni sulamiseni 1100 oC Põlemine (Allikas: Ehitiste tuleohutus osa 1. EPN 10.1 Üldeeskiri Abimaterjal (ET-2 0109- 0306) Märkus: EPN 10.1 on küll asendatud (VV 27.10. 2004. a määrus nr 315; vt. ptk.11.3), kuid abimaterjal on kasutusel. Põlemine on kiire oksüdatsioonireaktsioon, millega kaasnevad intensiivne soojuse eraldumine, reaktsioonisaaduste temperatuuri järsk tõus ja tavaliselt ka valguskiirgus. Kui oksüdeerijaks on hapnik, siis tekivad põleva lähteaine koostiselementide oksiidid. Tulekahju on kiire põlemine, mis levib kontrollimatult ajas ja ruumis. Süttimise eelduseks on põleva materjali, hapniku ja piisavalt kõrge temperatuuri üheaegne olemasolu. Süttimist põhjustavaks soojusallikaks võib olla säde, leek või lihtsalt piisavalt kõrge temperatuur süttimiseks piisava soojasisaldusega (soojusmahtuvusega)
iseeneslikku kulgemist või mittekulgemist. Arvestama peab, et reaktsiooniga kaasnev entroopiamuut koosneb kahest osast: saaduste entroopia erinevus lähteainetest; reaktsioonil eralduv soojus tõstab keskkonna entroopiat. Kui reaktsiooni käigus kulub või tekib gaas, on vastav entroopiamuut domineeriv ja reaktsioonientroopia märki saab sellest lähtuvalt ennustada. Standardne reaktsioonientroopia Sr0 on defineeritud kui reaktsioonisaaduste ja lähteainete molaarsete entroopiate vahe, võttes arvesse stöhhiomeetriakoefitsiente: 23.Gibbsi vabaenergia, reaktsiooni suuna ja tasakaalu kriteeriumid.Gibbsi vabaenergia? Keemilisele tasakaaluolekule vastab Gibbsi vabaenergia miinimum, s.t G = 0 Reaktsiooni vabaenergiamuut on saaduste ja lähteainete molaarsete vabaenergiate vahe. Selle arvutamiseks peame teadma, kuidas iga reaktsioonis osaleva aine vabaenergia muutub sõltuvalt tema kontsentratsioonist
kulgemist või mittekulgemist. • Arvestama peab, et reaktsiooniga kaasnev entroopiamuut koosneb kahest osast: – saaduste entroopia erinevus lähteainetest; – reaktsioonil eralduv soojus tõstab keskkonna entroopiat. • Kui reaktsiooni käigus kulub või tekib gaas, on vastav entroopiamuut domineeriv ja reaktsioonientroopia märki saab sellest lähtuvalt ennustada. Standardne reaktsioonientroopia ∆Sr on defineeritud kui reaktsioonisaaduste ja lähteainete molaarsete entroopiate vahe, võttes arvesse stöhhiomeetriakoefitsiente: ∆ S r 0= ∑ nS m 0 (saadused)- ∑ nS m 0 (lähteained) Globaalne entroopiamuut.: TD 2 seadus, kehtib isoleeritud süsteemi kohta, s.t sellist süsteemi, kus ei
isesüttimine. Klaasvill-tooted -sulamistemperatuur 600 oC, sõltub sideainest Kivivilltooted Partek kivivill-tooted kasutamine kuni sulamiseni 1100 oC Põlemine (Allikas: Ehitiste tuleohutus osa 1. EPN 10.1 Üldeeskiri Abimaterjal (ET-2 0109- 0306) Märkus: EPN 10.1 on küll asendatud (VV 27.10. 2004. a määrus nr 315; vt. ptk.11.3), kuid abimaterjal on kasutusel. Põlemine on kiire oksüdatsioonireaktsioon, millega kaasnevad intensiivne soojuse eraldumine, reaktsioonisaaduste temperatuuri järsk tõus ja tavaliselt ka valguskiirgus. Kui oksüdeerijaks on hapnik, siis tekivad põleva lähteaine koostiselementide oksiidid. Tulekahju on kiire põlemine, mis levib kontrollimatult ajas ja ruumis. Süttimise eelduseks on põleva materjali, hapniku ja piisavalt kõrge temperatuuri üheaegne olemasolu. Süttimist põhjustavaks soojusallikaks võib olla säde, leek või lihtsalt piisavalt kõrge temperatuur süttimiseks piisava soojasisaldusega (soojusmahtuvusega)
Süsteem on ruumiosa, mis võib olla piiratud piirpindadega (suletud süsteem) ja mitte (avatud süsteem). Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageerivate ainete konsentratsioonide muutusega ajaühikus. Reaktsiooni kiirus oleneb : a) heterogeenses keskkonnas: 1)temperatuurist 2)konsentratsioonist 3)gaaside ja aurude korral nende rõhust; b) homogeenses keskkonnas : 1,2,3, vt. eelmiseid, 4)faaside kokkupuutepinna suurusest 5) reaktsioonisaaduste difusioonikiirusest 6) 2-aatomiliste gaaside dissotsiatsioonienergiast: Nt. A+B=AB, v=k*(A)*(B), kus k on reaktsiooni kiiruskonstant ja (A), (B) on reageerivate ainete konsentratsioon (mol/dm³), keemilise reaktsiooni kiirus jääval temperatuuril on võrdeline reageerivate ainete konsentratsiooni korrutisega. Üldkujul: nA+mB=C, v=k*(A)*(B) 4. Aine Valem: a. empiiriline näitab aine elementaarkoostist ja elementide gruppide omavahelist suhet,
Eksotermiline - soojus vabaneb siseenergia vähenemise arvelt, metaani põlemine Endotermiline - soojus neeldub, siseenergia kasvab, jahutusmähis sisaldab vett ja soola, mis lahustudes neelab soojust, st temperatuur langeb 1. Termodünaamika I seadus. Entalpia. Termodünaamika I seadus = energia jäävuse seadus - energia vabanemine või neeldumine keemilise reaktsiooni käigus peab põhjustama vastava muutuse reaktsioonisaaduste energiavaru. Võrreldes lähteainete summaarse energiavaruga keha siseenergia (U) saab muutuda tänu soojushulgale (Q), mis saadakse väliskeskkonnast ning tööle (A), mida süsteem teeb välisjõudude vastu Entalpia olekufunktisoon, siseenergia ja rõhuenergia summa. Kui süsteemi ruumala ei muutu ja paisumistööd ei tehta, siis on süsteemi koguenergiamuut võrdne süsteemile antud soojusega.
või mittekulgemist. *Arvestama peab, et reaktsiooniga kaasnev entroopiamuut koosneb kahest osast: saaduste entroopia erinevus lähteainetest; reaktsioonil eralduv soojus tõstab keskkonna entroopiat. *Kui reaktsiooni käigus kulub või tekib gaas, on vastav entroopiamuut domineeriv ja reaktsioonientroopia märki saab sellest lähtuvalt ennustada. Standardne reaktsioonientroopia Srº on defineeritud kui reaktsioonisaaduste ja lähteainete molaarsete entroopiate vahe, võttes arvesse stöhhiomeetriakoefitsiente: Sr°= nSm° (saadused) nSm° (lähteained) Keskkonna entroopiamuut · Terve rida protsesse näib eiravat TD II seadust (näiteks vesi külmub). · Tuleb meeles pidada, et TD II seadus kehtib isoleeritud süsteemi kohta, s.t sellist süsteemi, kus ei toimu aine ega soojuse vahetust ümbritseva keskkonnaga. · Seega tuleb arvesse võtta ka keskkonna entroopia muutust.
mittekulgemist. *Arvestama peab, et reaktsiooniga kaasnev entroopiamuut koosneb kahest osast: saaduste entroopia erinevus lähteainetest; reaktsioonil eralduv soojus tõstab keskkonna entroopiat. *Kui reaktsiooni käigus kulub või tekib gaas, on vastav entroopiamuut domineeriv ja reaktsioonientroopia märki saab sellest lähtuvalt ennustada. Standardne reaktsioonientroopia Srº on defineeritud kui reaktsioonisaaduste ja lähteainete molaarsete entroopiate vahe, võttes arvesse stöhhiomeetriakoefitsiente: Sr°= nSm° (saadused) nSm° (lähteained) Keskkonna entroopiamuut · Terve rida protsesse näib eiravat TD II seadust (näiteks vesi külmub). · Tuleb meeles pidada, et TD II seadus kehtib isoleeritud süsteemi kohta, s.t sellist süsteemi, kus ei toimu aine ega soojuse vahetust ümbritseva keskkonnaga. · Seega tuleb arvesse võtta ka keskkonna entroopia muutust.
Temperatuuri tõusuga kaasneb süsteemi korrapära vähenemine, kuna molekulid hakkavad rohkem (energilisemalt, kiiremini) liikuma. 33. Entroopia III seadus, absoluutse entroopia arvutamine standardtingimustes. Korrapärase kristallistruktuuriga puhta aine entroopia absoluutsel nulltemperatuuril on võrdne nulliga. See seadus annab aluse ainete absoluutsete entroopiate leidmiseks. Standardne reaktsioonientroopia S r º on defineeritud kui reaktsioonisaaduste ja lähteainete molaarsete entroopiate vahe, võttes arvesse stöhhiomeetriakoefitsiente: 34. Gibbsi vabaenergia, reaktsiooni suuna ja tasakaalu kriteeriumid. Gibbsi energia (tuntud ka kui Gibbsi vabaenergia, tähistatakse G) on termodünaamiline potentsiaal, mis iseloomustab tööd, mida termodünaamiline süsteem suudab teha konstantsel temperatuuril ja rõhul. Sellest ka tema nimetus "vabaenergia" energia, mis on töötamise jaoks "kätte saadav", n.ö. "vaba"
energialiikide ekvivalentsuse printsiip. 143 Ja veelkord energia jäävuse seadus Üheski loodusnähtuses ei saa energia jäljetult kaduda või eimillestki tekkida. Energia saab minna ühest liigist teise, kusjuures need üleminekud toimuvad alati rangelt ekvivalentsetes vahekordades. 144 Hessi seadus Soojusefekt, olles võrdne reaktsioonisaaduste ja lähteainete entalpiate erinevusega, ei sõltu reaktsiooni tegeliku toimumise viisist ega vaheetappidest. Näiteks soojusefekt reaktsioonile. C(grafiit) + O2(g) CO2(g) DH° = -393.5 kJ Kui me saame aga grafiidist enne süsinikoksiidi: C(grafiit) + 1/2 O2(g) CO(g) DH° = -110.5 kJ ja põletame CO seejärel edasi süsinikdioksiidiks: CO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g) DH°= -283.0 kJ on summaarne eralduv soojushulk ikka -110.5 + (-283.0) = -393
Alates III peaalarühmast nim. suurte perioodide paarisarvuliste ridade elemente siirdeelementideks. Kõikides väikestes perioodides kasvab vasakult paremale liikudes elektronide arv aatomi välisel energia tasemel. Aatomite elektronkihtide perioodiline kordumine elementide järjenumbri kasvamisel toob endaga kaasa isoleeritud aatomite kogumi perioodilise kordumise. b. Massi jäävus kinnises süsteemis Reaktsioonist osa võtnud ainete mass võrdub reaktsioonisaaduste massiga (Lomonossov, 1756), st ainete mass ja süsteemi energiale vastav mass on jääv suurus. Tavaliste keemiliste reaktsioonide puhul massi muutusega (~10-9g) ei arvestata. c. Aine koostise püsivuse seadus Paljudel puhastel ainetel on püsiv koostis olenemata nende saamisviisist. Daltoniidid ühendid, mille korral seadus kehtib (C + O 2 -> CO2, CaCO3 -> CaO + CO2). Bertolliidid ühendid, mille korral seadus ei kehti. Tahkete
erinevast homog. osast (faasist). Reaktsiooni kiirus on ainete muundumise kiirus keemilises reaktsioonis. Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageerivate ainete kontsentratsioonide muutusega ajaühikus. Reaktsiooni kiirust mõjutavad:1)hetero- ja homogeenses keskkonnas: a)temperatuur b)kontsentratsioon c)gaaside ja aurude korral nende rõhk 2)lisaks heterogeenses keskkonnas d)faaside kokkupuutepinna suurus e)reaktsioonisaaduste difusioonikiirus f) 2-aatomiliste gaaside dissotsiatsioonienergiast. 4. Ainete valemite mõiste ja seletus: 1)empiirilises valemis on esitatud iga elemendi aatomite lihtsaim suhe ühendis. See ei näita iga elemendi aatomite koguarvu, kovalentse või keemilise sideme tüüpi ühendis. 2)molekulivalem (gaasid, vedelikud, molekulvõrega tahkis, nt N2, CH4). Molekulivalem kujut. lihtaine või ühendi ühe molekuli koostist ja näitab, milliseid elemente
Reaktsiooni kiiruse mõiste, kuidas seda mõõdetakse? Näitab ajaühikus ruumala kohta tekkinud reageerinud aine hulka moolides, reaktsiooni kiirust mõõdet reageerivate ainete kontsentratsioonide muutusega ajaühikus. Millised tegurid ja kuidas need mõjutavad reakts kiirust homog ning heterog süsteemis? Heterogeenses kk-s l)temp; 2)kontsentratsioon; 3)gaaside ja aurude korral nende rõhk; Homogeenses kk-s lisaks veel: 4)faaside kokkupuutepinna suurus; 5)reaktsioonisaaduste difusioonikiirus; 6)2-aatomiliste gaaside dissotsiatsioonienergia, nt A+B=AB, v=k*(A)*(B), kus k reaktsiooni kiiruskonstant ja (A), (B) reageerivate ainete konsentr (mol/l), keemil reakts kiirus jääval temp-l on võrdeline reag ainete konsentr korrutisega. Üldkujul: nA+mB=pC, v=k*[A]m*[B]n. Plahvatused ülikiired reakts. Plahvatavad segud: 1)Aur-õhk: atsetoon 2-13 mahu%, bensiin 1-7% 2)Gaas-õhk: propaan 5-35%, etüün 2,5-80% 3)Tolm-õhk: tärklis ja väävel
Reaktsiooni kiirus on ainete muundumise kiirus keemilises reaktsioonis. Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageerivate ainete kontsentratsioonide muutusega ajaühikus. Reaktsiooni kiirust mõjutavad: 1) hetero- ja homogeenses keskkonnas temperatuur, kontsentratsioon, gaaside ja aurude korral nende rõhk 2) heterogeenses keskkonnas lisaks eelnimetatutele faaside kokkupuutepinna suurus, reaktsioonisaaduste difusioonikiirus ja 2- aatomiliste gaaside dissotsiatsioonienergia. 4. Ainete valemite mõiste, keemilise reaktsiooni võrrand ja nende seletused (sisu). Mis on keemiline reaktsioon, tooge vähemalt viis üheselt arusaadavat näidet. Milliseid reaktsioone nimetatakse redoksreaktsioonideks. Keemilise reaktsiooni võrrand (mõiste), selle koostamine ja kasutamine praktikas. Näited. Ainete valemite mõiste ja seletus:
põlemisreaktsiooni, metallide tootmine, korrosioon jne. Klassifitseerimine käib mitmete tunnuste järgi, kuid olulisem on oksüdatsiooniastme järgi: a) Kui reaktsiooni käigus muutub vähemalt ühe elemendi aatomite oksüdatsiooniaste, nim reaktsiooni redoksreaktsiooniks; b) Kui elemengi o-a ei muutu, nim seda liitumis-, asendus- vm reaktsiooniks. Keemilise reaktsiooni üleskirjutis sisaldab reageerivate ainete ja reaktsioonisaaduste keemilisi valemeid ning näitab reaktsioonis osalevate ainete moolide arvu. Nt 2H 2 + O2 = 2H2O. Koostamise üldpõhimõtted: 1) võrrandi vasakule poole kirjutatakse lähteaine valemid, paremale saaduste valemid. Võrrandi pooli eraldab pöördumatu reaktsiooni korral või = , pöörduva reaktsiooni korral . 2)Võrrand tuleb tasakaalustada, st elemendi aatomeid on võrrandi vasakul ja paremal pool võrdselt.
annaabi.ee 
