TERMOCHEMIA

Zorza – reakcje chemiczne w atmosferze uwalniają energię w

postaci światła

Reakcje chemiczne produkują pracę i ciepło w

organizmie

Przyspieszenie metabolizmu

Spalanie wstążki Mg: wydziela się jaskrawe

białe światło

Spalanie propanu, butanu, metanu – reakcje

egzotermiczne

Rozkład (NH4)2Cr2O7 N2 + 4H2O + Cr2O3

reakcja spontaniczna

Rozkład CaCO3 reakcja endotermicznaCaCO3 CaO + CO2

Spalanie węgla reakcja egzotermicznaC + O2 CO2

Rozpuszczanie HCl w wodzie jest procesem spontanicznym. Zmiana wolnej energii procesu ukazuje się jako praca podnosząca wodę do górnej kolbki.

Energia nie może powstać lub zniknąć, może przechodzić z jednego rodzaju w inny.

Zasada zachowania energii

Zmiana energii wewnętrznej układu podczas jakiegoś procesu jest równa sumie pochłoniętego ciepła i wykonanej pracy

U = Q + WPierwsza zasada termodynamiki

Stan standardowy

Stanem standardowym dowolnej substancji jest faza, w której substancja ta występuje w temperaturze 25° C (298,15 K) i pod ciśnieniem 1 atm (101 325 N/m2). Dla substancji w roztworze stan standardowy odnosi się do stężenia jednostkowego.

EntalpiaZawartość ciepła, stan energetyczny substancji, HH = H (produkty) – H (substraty)H2(g, 1 atm, 25°C) + ½ O2 (g, 1 atm, 25°C) = H2O (c, 1 atm, 25°C) H° = -285,7 kJ/molEntalpie wszystkich pierwiastków w ich stanach standardowych są równe zeru.H° <0 proces egzotermicznyH° >0 proces endotermiczny

Rodzaje entalpii•Zmiany entalpii w procesach topnienia, parowania, sublimacji•Entalpie jonizacji•Standardowe ciepła (entalpie) tworzenia związków•Entalpie przyłączenia elektronu•Energie (entalpie) wiązań

Zmiana entalpii procesu nie zależy od drogi reakcji

Prawo Hessa

EntropiaMiara statystycznego prawdopodobieństwa stanu układu, SIm większa wartość S tym bardziej prawdopodobny (bardziej nieuporządkowany) jest stanPrawdopodobieństwo przebiegu procesu wzrasta gdy:H° staje się bardziej ujemneS° staje się bardziej dodatnie

Entropia substancji krystalicznej jest równa zeru w temp. 0 K

T=0 K T>0 K

Entropia pierwiastków

Reakcje spontaniczne

Potencjał termodynamiczny

Potencjał termodynamiczny, entalpia swobodna, energia Gibbsa, G

G° = H° - T S° T = temperatura bezwzględna w kelwinach

H° [kJ/mol] G° [kJ/mol] S° [kJ/mol K]

G° = - RT ln K K =stała równowagi reakcji

Reakcje spontaniczne

Q = [produkt]/[substrat]

Zależność stałej równowagi od temperatury

G° = - RT ln KG° = H° - T S°

ln K = - H°/RT + S°/R

Sprzężenie procesów energetycznych

Aluminotermia

3Fe3O4 + 8Al 4Al2O3 + 9Fe H° = - 3396 kJ mol-1

Energia aktywacji, katalizatory

Podsumowanie