Термодинаміка та термохімія

Книга/електронна книга
Поради MCAT
MCAT Prep
Тестовий день
Викладачі
Медична школа

Зміни енергії в хімічних реакціях - термохімія

Термодинамічна система, функція стану
- Термодинамічна система - це просто вигадана назва системи, яку ви вивчаєте.
  - Ізольована система: відсутність обміну теплом, роботою чи речовиною з оточенням.
  - Закрита система: теплообмін і робота, але не має значення з оточенням.
  - Відкрита система: обмін теплом, роботою та речовиною з оточенням.
- Функція стану не залежить від шляху і залежить лише від початкового та кінцевого станів.
- До функцій стану належать: ΔH (ентальпія), ΔS (ентропія), ΔG (зміна вільної енергії), ΔU (внутрішня зміна енергії).
- Функцію стану також називають величиною стану, або функцією стану.
Збереження енергії
- Загальна енергія ізольованої системи залишається постійною.
- Загальна енергія замкнутої або відкритої системи плюс загальна енергія її оточення є постійною.
- Повна енергія ні набувається, ні втрачається, вона просто передається між системою та її оточенням.
Ендотермічні/екзотермічні реакції
- Ендотермічна = енергія поглинається реакцією у вигляді тепла. ΔH додатний.
- Екзотермічна = енергія виділяється в результаті реакції у вигляді тепла. ΔH від’ємне.
- ентальпія Н та стандартні теплоти реакції та утворення
  - ентальпія або H - вміст тепла в реакції. Мнемоніка: H означає тепло.
  - ΔH - зміна вмісту тепла в реакції. + означає, що тепло забирається, - означає, що тепло виділяється.
  - Стандартна теплота реакції, ΔHrxn, - це зміна вмісту тепла для будь-якої реакції.
  - Стандартна теплота пласта, ΔHf, - це зміна вмісту тепла в реакції пласта.
  - Реакція утворення - це те, коли сполука або молекула у своєму стандартному стані утворюється із своїх елементарних компонентів у їх стандартних станах. Стандартний стан - це те, де речі перебувають у своєму природному, найнижчому енергетичному стані. Наприклад, кисень - це O2 (двоатомний газ), а вуглець - C (твердий графіт).
  - Одиниця виміру ентальпії знаходиться в енергії (Дж), або її можна виразити як енергію на моль (Дж/моль).
- Закон Гесса про підсумовування тепла
  - ΔHrxn = Δ (ΔHf) = сума ΔHf (продукти) - сума ΔHf (реагенти)
Енергія дисоціації зв’язку пов’язана з теплотами утворення
- Дисоціація зв’язків - це енергія, необхідна для розриву зв’язків.
- ΔHrxn = енергія дисоціації зв'язку всіх зв’язків у реагентах - енергія дисоціації зв’язку всіх зв’язків у продуктах
- ΔHrxn = Ентальпія утворення всіх зв’язків у продуктах - Ентальпія утворення всіх зв’язків у реагентах.
- Енергія дисоціації зв’язків є позитивною, оскільки для розриву зв’язків потрібна енергія.
- Ентальпія утворення зв’язків є негативною, оскільки енергія виділяється при утворенні зв’язків.
Вимірювання теплових змін (калориметрія), теплоємності, питомої теплоти (питома теплоємність води = 4,184 Дж/г · к)
- Теплоємність = кількість тепла, необхідна для підвищення температури чогось на 1 ° C.
  - Молярна теплоємність = теплоємність на моль = Дж/моль · ° С
  - Питома теплоємність (потужність) = теплоємність на масу = Дж/г · ° С
  - Тут Цельсія можна замінити Кельвіном, оскільки зміна 1 ° С те саме, що зміна 1 К.
- Щоб підвищити температуру 1 грама води на 1 ° C, потрібно 4,2 Дж теплової енергії.
- Деякі корисні коефіцієнти перетворення:
  - 1 калорія = 4,2 Дж; 1 калорія (з великою С) = 1000 калорій = 4200 Дж.
  - Для води 1 грам = 1 кубічний сантиметр = 1 мл
Ентропія як міра "розладу"; відносна ентропія для газового, рідкого та кристалічного станів
- Ентропія = міра розладу = енергія/температура = J/K (вона також може бути виражена як молярна ентропія в Дж/моль · K)
- Ентропія газ> рідина> кристалічні стани.
- При кімнатній температурі молекули газу літають навколо, але стіл перед вами просто там сидить. Отже, у газів більше розладів.
- Реакції, що утворюють більше молей газу, мають більший приріст ентропії.
Вільна енергія G
- Безкоштовна енергія - це енергія, яку можна перетворити на роботу.
- ΔG = ΔH - TΔS
- T - температура в Кельвіні.
Спонтанні реакції та стандартна зміна вільної енергії
- Спонтанні реакції - це реакції, які можуть виникати самі собою.
- Спонтанні реакції мають негативний ΔG.
- Не вважайте, що екзотермічна реакція є спонтанною, оскільки великий, негативний ΔS може призвести до її неспонтанності.
- Не вважайте, що ендотермічна реакція є неспонтанною, оскільки великий, позитивний ΔS може зробити її спонтанною.
- Не припускайте, що спонтанні реакції відбуватимуться швидко, оскільки це може зайняти мільйон років, залежно від його кінетики.

Термодинаміка

Старі теми

Теми нижче застарілі. Вони були або змінені, або замінені останньою публікацією aamc.