F7 Energi och entalpi.pptx
Hjälpmedel som delas ut vid tentamensskrivning! • • • • Formler (samma som ”Key equations” i boken)! Periodiskt system (utan atomnummer, elektronkonfiguration och fina bilder)! Atomvikter! Omvandlingsfaktorer och konstanter! Repetition F6! • • • • Kännetecken på gas, vätska och fast fas! Styrka och räckvidd för intermolekylära krafter: jon-jon, jon-dipol, vätebindning, dipol-dipol, London! Byggstenar och bindningar/interaktioner för fasta faser: molekylär, kovalent nätverk, metall, salt! Kännetecken på kristallin och amorf fast fas! Kemisk termodynamik! 3 O2(g) → 2 O3(g), T = 500 °C! Är reaktionen spontan? • F7: Energi och entalpi! • • • • • Inre energi, U! Arbete, w, och värme, q! Entalpi, H! F10: Entropi, S! F11: Fri energi, G! Energi och entalpi, Kapitel 7! • • • • • • • • System och omgivning! Inre energi! Energiflöden: värme och arbete! Tryck-volymsarbete! Värmekapacitet! Entalpi! Termokemiska reaktioner! Hess lag! Energi är oförstörbar! • • Termodynamikens första huvudsats: En isolerad kropps totala energi är konstant.! Övergång mellan olika former möjlig! System och omgivning! • • • Öppet: utbyte av materia och energi! Slutet: utbyte av energi! Isolerat! Inre energi, U [J]! • • • • Summan av all kinetisk och potentiell energi! Förändras med värme och arbete! ΔU = Ufinal - Uinitial! Termodynamikens 1:a huvudsats: ΔU = 0 för isolerat system! Ideal gas! • • • U = rörelseenergi! Ingen vxv => ingen potentiell energi! Inget ”inre maskineri” => ingen gömd energi! Flöde av energi! • • • värme, q! arbete, w! ΔU = q + w! Molekylär tolkning av q och w! • • Värme: oordnad rörelse! Arbete: riktad rörelse! Arbete! Tryck-volymsarbete! • • w = -P∆V! OBS! Teckenkonvention! + energi tillförs systemet! - energi lämnar systemet! • Enhet: Pa⋅m3 = Nm = J! En cylinder med gas placerades på en värmare och tog upp 7,000 kJ värme. Samtidigt ökade volymen på cylindern från 0,70 L till 1,45 L. Det yttre trycket var 759 torr. Vad är förändringen i inre energi för gasen i cylindern? KEMA00 HT-09, F6! Värmekapacitet, C [J/K]! q C= ΔT € Stor C - mycket värme krävs för ökning av T! Molär och specifik C! • • Molär värmekapacitet! C Cm = n Specifik värmekapacitet! C Cs = m € • Kolla enhet! dvs J/(K·mol) eller J/(K·g)! € ΔU vid konstant V! ΔU = q + w! konst V => w = -PΔV = 0! ΔU = q! ΔU kan mätas i bombkalorimeter med konst V! Konstant P i labbet! ΔU = q + w! konst P => w = -PΔV! ΔU = q - PΔV! Entalpi, H! Definition: H = U + PV! ΔH = ΔU + PΔV! ΔU = q - PΔV! => ΔH = q vid konstant tryck! Användbart i labbet!! (ΔU = q vid konstant volym)! Exoterm - endoterm! • • Exoterm: ΔH < 0, värme avges! Endoterm: ΔH > 0, värme upptas! Förångningsentalpi, ΔHvap! (l) → (g)! ΔHvap = Hg - Hl! Smältentalpi, ΔHfus! (s) → (l)! ΔHfus = Hl - Hs! Uppvärmningskurva! Tillståndsfunktion! Värdet beror endast på systemets tillstånd och inte hur det har uppnåtts.! Ex: U, H, S, G (men inte q och w)! jfr. altitud! ΔHfus för omvända processen! (s) → (l)! ΔHfus = Hl - Hs! (l) → (s)! ΔHfreeze = Hs - Hl = -ΔHfus! Sublimeringsentalpi, ΔHsub! (s) → (g) ΔHsub = Hg - Hs! ΔHsub = ΔHfus + ΔHvap! Hess lag! • • Totala entalpin är summan av entalpin för delreaktionerna! Gäller eftersom H är en tillståndsfunktion! Termokemiska reaktioner! CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) ΔH = -802 kJ (a)! (a)×2! 2 CH4(g) + 4 O2(g) → 2 CO2(g) + 4 H2O(g) ΔH = -1604 kJ! (a)×(-1)! CO2(g) + 2 H2O(g) → CH4(g) + 2 O2(g) ΔH = 802 kJ! Kombinera reaktioner! C(s) + 1/2 O2(g) → CO(g)! ΔH = -110,5 kJ! CO(g) + 1/2 O2(g) → CO2(g)! ΔH = -283,0 kJ! C(s) + O2(g) → CO2(g)! ΔH = -393,5 kJ! Standardentalpi, ΔH°! Standardtillstånd: rent ämne vid 1 bar ! Symbol: °! CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) ΔH° = -890 kJ! Standardbildningsentalpi, ΔHf°! ΔH° för bildandet av en 1 mol av ämnet från grundämnena i sina mest stabila former! Ex: ΔHf°(CO) = -110,5 kJ/mol! C(s, grafit) + 1/2 O2(g) → CO(g) ΔH° = -110,5 kJ! € ΔH° beräknas från ΔHf° för produkter och reaktanter! ΔH° = ∑ nΔH f °(produkter) − ∑ nΔH f °(reaktanter) ΔHf° finns i tabeller! Beräkna ∆H° för följande reaktion : C6H6(l) + 3 H2(g) → C6H12(l) ∆Hf°(C6H6(l)) = 49,0 kJ/mol och ∆Hf°(C6H12(l)) = -156,4 kJ/mol. KEMA00 HT-09, F6!
© Copyright 2024