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Thermochemie Spickzettel


Thermochemie Spickzettel

Thermochemie

Die Thermochemie befasst sich mit Veränderungen der Wärme (Energie) in chemischen Reaktionen. Bei chemischen Reaktionen wird Wärme freigesetzt oder absorbiert. Wenn die Reaktion Wärme absorbiert, nennen wir sie endotherme Reaktionen, und wenn die Reaktion Wärme freisetzt, nennen wir sie exotherme Reaktionen.

Endotherme Reaktionen:

Bei endothermen Reaktionen ist die potentielle Energie der Reaktanten geringer als die potentielle Energie der Produkte. Um diese Energiedifferenz auszugleichen, wird der Reaktion Wärme zugeführt. Potentielle Energie wird mit H angezeigt.

Exotherme Reaktionen:

Kondensation von Gasen, Verbrennungsreaktionen sind Beispiele für exotherme Reaktionen. Bei diesen Reaktionen sind die potentiellen Energien der Reaktanten höher als die potentiellen Energien der Produkte. Die überschüssige Energiemenge wird in die rechte Seite der Reaktion geschrieben, um die Energiedifferenz auszugleichen.

Enthalpie und thermochemische Reaktionen

Physikalische und chemische Veränderungen erfolgen unter konstantem Druck. Bei Reaktionen unter konstantem Druck gewonnene oder verlorene Wärme wird als Enthalpieänderung bezeichnet. Die Enthalpie ist die gesamte kinetische und potentielle Energie von Materieteilchen. Es ist mit dem Buchstaben "H" bezeichnet.

Wenn HR die Enthalpie der Reaktanten und HP die Enthalpie der Produkte ist, wird die Änderung der Enthalpie

∆H=HP-HR

  • Bei exothermen Reaktionen ist die HR größer als die HP, sodass die Enthalpieänderung negativ wird

HP<HR damit; ∆H<0

  • Da endotherme Reaktionen Wärme absorbieren, werden HP> HR und Enthalpieänderungen positiv.

HP>HR damit; ∆H>0

  • Die Änderung der Enthalpie hängt von Temperatur und Druck ab. Daher sollten Sie die Enthalpieänderungen von Reaktionen bei gleicher Temperatur und gleichem Druck vergleichen.
  • Die Änderung der Enthalpie bei einem Druck von 1 atm und einer Temperatur von 25 ° C wird als Standard-Enthalpieänderung bezeichnet.

Thermochemische Reaktionen

Reaktionen, die sowohl Änderungen der Materie als auch der Energie anzeigen, werden als thermochemische Reaktionen bezeichnet. Beispiele für thermochemische Reaktionen;

     Exotherme Reaktion;

C(s) +O2(g) → CO2(g) ; ∆H=-94 kcal

  • Endotherme Reaktion;

2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ; ∆H=116 kcal

Eigenschaften thermochemischer Reaktionen

  •      Die Koeffizienten vor jedem Element geben die Anzahl der Mol Materie an, und der angegebene ∆H-Wert gibt die Wärme an, die durch eine Reaktion freigesetzt oder absorbiert wird, die mit diesen Zahlen ausgeglichen ist.
  •      Wenn Sie die Reaktion mit der Zahl "n" multiplizieren, müssen Sie den ∆H-Wert auch mit "n" multiplizieren.
  •      Wird die Richtung der thermochemischen Reaktion geändert, ändert sich auch das Vorzeichen von ∆H.
  •      Da ∆H von Sachzuständen abhängt, müssen Sie Sachzustände in thermochemische Reaktionen schreiben.

Hess'sches Gesetz (Summe der thermochemischen Reaktionen)

Hess 'Gesetz besagt, dass Sie eine oder mehrere Reaktionen zu einer neuen Reaktion zusammenfassen können. Dabei wenden Sie dieselben Änderungen auch auf Enthalpieänderungen der verwendeten Reaktionen an. Die folgenden Beispiele zeigen das Hess'sche Gesetz im Detail.

1) Standardmolare Bildungsenthalpie:

Die Enthalpieänderung der Bildung von 1 Mol Verbindung aus ihren Elementen wird als molare Standardbildungsenthalpie bezeichnet und in kcal / mol oder kjoule / mol ausgedrückt. Seien Sie vorsichtig beim Schreiben von Formationsreaktionen und beachten Sie die folgenden Vorschläge.
  • Die Reaktion muss für 1 Mol Verbindung geschrieben werden
  • Die Verbindung muss aus Elementen bestehen
  • Verbindung müssen stabile Elemente gebildet werden
2) Standard-Zersetzungsenthalpie:

Die Enthalpieänderung der Zersetzung von 1 Mol Verbindung in ihre Elemente wird als molare Standard-Zersetzungsenthalpie bezeichnet.

Beispiel:

H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ; ∆H=68 kcal

3) Standardverbrennungsenthalpie:

Dies ist die Wärme, die bei der Reaktion eines Molelements mit O2(g) freigesetzt wird.

Beispiel:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ; ∆H=-212 kcal

4) Standard-Neutralisationsenthalpie:

Es ist die Enthalpieänderung der Neutralisation von 1 Mol Säure und 1 Mol Base. Diese Reaktionen sind exotherme Reaktionen.

Säure + Base → Salz + Wasser + Wärme

Beispiel:

H+ + OH- → H2O + 13,5 kcal

Bindungsenergien und Enthalpie

Sich bildende chemische Bindungsatome werden stabiler und ihre Energien nehmen ab und diese Energie wird nach außen abgegeben. Beim Aufbrechen dieser Bindung wird die gleiche Energiemenge benötigt. Energie, die während der Bildung einer Molbindung freigesetzt wird und zum Aufbrechen einer Molbindung erforderlich ist, wird Bindungsenergie genannt.

Reaktanten → Produkte; ∆H =?

∆H=∑(Bindungsenergien)Reaktanten-∑(Bindungsenergien)Produkte

Wobei ∑ die Summe der angegebenen Mengen anzeigt.

In einer Reaktion Wenn;
  •   (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten)> (Summe der Bindungsenergien der Produkte) dann ist ∆H> 0, mit anderen Worten, die Reaktion endotherm. Ein Teil der Energie, die zum Aufbrechen von Reaktantenbindungen benötigt wird, wird aus der Energie gewonnen, die bei der Bildung von Produktbindungen freigesetzt wird, und ein Teil von außen.
  •      (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten) <(Summe der Bindungsenergien der Produkte) dann ist ∆H <0, mit anderen Worten, die Reaktion exotherm. Somit wird ein Teil der Energie, die durch die Bildung neuer Bindungen in Produkten freigesetzt wird, zum Aufbrechen der Bindung in den Reaktanten verwendet und ein Teil der Energie wird nach außen abgegeben.
Messung von Enthalpie und Kalorimeter

Der größte Teil der Enthalpieänderung kann experimentell gemessen werden. Dieser Vorgang wird als "Messung der Wärmeübertragung" -Kalorimetrie bezeichnet. Kalorimeter sind Geräte zur Messung des Wärmestroms. In Kalorimetern;

Wärmeaufnahme = Wärmeabgabe

Der Wärmefluss im Kalorimeter wird mit der folgenden Formel berechnet:

Q=mcal.ccal.∆T + mwasser. cwasser.∆T

Wo;

mcal= Masse des Kalorimeters in g

ccal=spezifische Wärmekapazität des Kalorimeters

mwasser= Wassermasse in g.

cwasser= spezifische Wärmekapazität von Wasser

Die Enthalpie der Reaktionen hängt ab von;
  •      Menge der Materie
  •      Physikalischer Zustand der Materie
  •      Druck
  •      Temperatur
  •      Arten von Materie
Thermochemie Prüfungen und Problemlösungen

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