termodynamika a kinetika

Co studuje termodynamika?

Přeměny energie při přeměnách hmoty a proč a do jaké míry přeměny probíhají.

Co studuje kinetika?

Rychlost přeměny a její závislosti, tedy jak rychle přeměny probíhají.

Reakční rychlost

𝑣 = ∆𝑐/∆t

Rychlostní zákon

pro A + B → Produkty: v = k . [A]^a . [B]^b.

Co je to srážková teorie?

vychází z předpokladu, že se částice (molekuly, ionty), mají-li spolu reagovat, musí nejprve srazit, při této srážce se naruší vazby reaktantů

Co znamená katalyzátor?

Látka zvyšující rychlost reakce, aniž by byla při reakci spotřebovávána.

Jaká je dynamická rovnováha pro H2O?

H2O (l) ↔ H2O (g) a dalších reakcích.

Jaká je rovnovážná konstanta pro reakci a A + b B ↔ c C + d D?

K = (k . [C]^c . [D]^d) / (k . [A]^a . [B]^b).

Le Chatelierův princip?

Každý zásah do systému v dynamické rovnováze vyvolá děj vedoucí ke zrušení účinků zásahu.

Co se stane, když přidáme výchozí látku k chemické rovnováze?

Tvorba produktů.

Přidání produktu vyústí v

Tvorba výchozích látek.

Snížení tlaku vyústí v

Reakce ve směru většího počtu částic.

Zvýšení tlaku vyústí v

Reakce ve směru menšího počtu částic.

Snížení teploty vyústí v

Exotermická reakce

Zvýšení teploty vyústí v

Endotermická reakce.

Jaký je Haberův proces pro výrobu amoniaku?

N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g) při 400 °C a 20 MPa.

Co popisuje součin rozpustnosti?

• Součin rozpustnosti odvozujeme ze vztahu per rovnovážné konstanty , které charakterizují rovnováhu chemických reakcí v heterogenních soustavách.

• K = [A+]^a . [B-]^b

Klasifikace systémů v termodynamice

A. Izolovaný systém = Systém, který neprovádí výměnu hmoty ani energie s okolím.

B. Uzavřený systém = Systém, který může vyměňovat energii, ale ne hmotu.

C. Otevřený systém = Systém, který může vyměňovat jak energii, tak hmotu s okolím.

Jaká je změna entropie v izolovaném systému?

Entropie izolovaného systému nemůže klesat.

Jaké jsou tři základní zákony termodynamiky?

I. Energie nemůže být vytvořena ani zničena, II. Entropie izolovaného systému nemůže klesat, III. Entropie ideálního krystalu při 0 K je rovna nule.

První zákon termodynamiky

- Celková energie izolovaného systému je konstantní:

- ΔU = q + w (teplo + práce)

Vnitřní energie jako stavová funkce

U = Ukon – Upoč

Ukon = konečný stav

Upoč = počáteční stav.

Enthalpie

Změna enthalpie systému je rovna teplu vydanému nebo přijatému za konst. tlaku.

enthalpie Reakce exotermní

–ΔH (teplo odevzdávají)

enthalpie reakce endotermn

ΔH (teplo přijímají)

Objemová práce

ΔH = ΔU + pΔV (objemová práce).

Co vyjadřuje 1. Hessův zákon?

Enthalpie přímé a zpětné reakce jsou číselně stejné, liší se pouze znaménkem.

2. Hessův zákon

Reakční enthalpie je součtem enthalpií jednotlivých dílčích reakcí (za stejných T,p)

Standardní reakční enthalpie

Standardní stav sloučeniny je její čistá forma při tlaku 1 bar (a zpravidla též při 25 °C). Standardní reakční enthalpie je enthalpie reakce, při níž se reaktanty ve standardních stavech přemění na produkty ve standardních stavech

Standardní slučovací enthalpie

Standardní slučovací enthalpie sloučeniny je enthalpie reakce, při níž vznikne 1 mol sloučeniny přímo z prvků ve standardních stavech, ΔH0 = Σ n ΔH0 sl(produkty) – Σ n ΔH0 sl(reaktanty)

Druhý zákon termodynamiky

• Spontánní změna je spojena se zvyšováním entropie systému a jeho okolí.

• ΔSokolí (entropie) = – ΔH (přenesené teplo)/T

• ΔS = f (−ΔH)

• ΔS = f (1/T)

Jak se mění entropie při exotermních reakcích?

Zvyšuje se entropie okolí.

Jaká je rovnice pro Gibbsovu volnou energii?

ΔG = ΔH - TΔS.

ΔG = 0

rovnováha

ΔG < 0

samovolná

ΔG > 0

nesamovolná

Co znamená K ≈ 1 v reakčním procesu?

Reakce je v rovnováze.