1 / 36

אנרגיה בתגובות כימיות

אנרגיה בתגובות כימיות. האנרגיה הנפלטת או נקלטת בזמן התרחשות תגובה כימית. הפרק יעסוק באנרגיה הנפלטת או נקלטת כחום בלבד. אילנה זהר, מה”ד ירושלים. הגדרות : מערכת כימית = מגיבים + תוצרים. כלי מבודד - כלי בו אין מעבר אנרגיה בין הסביבה לפנים. כלי מבודד. סביבה מימית בכלי מבודד. מערכת -

dane-cote
Download Presentation

אנרגיה בתגובות כימיות

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. אנרגיה בתגובות כימיות האנרגיה הנפלטת או נקלטת בזמן התרחשות תגובה כימית. הפרק יעסוק באנרגיה הנפלטת או נקלטת כחום בלבד. אילנה זהר, מה”ד ירושלים

  2. הגדרות: מערכת כימית = מגיבים + תוצרים כלי מבודד - כלי בו אין מעבר אנרגיה בין הסביבה לפנים. כלי מבודד

  3. סביבה מימית בכלי מבודד מערכת - מגיבים הפכו לתוצרים אנרגיה תאור של תגובה בסביבה מימית בכלי מבודד

  4. מגיבים תוצרים H1 H2 שינוי האנתלפיה בתגובות כימיות אנתלפיה - H , ס”כ האנרגיה העצורה בחומר ויכולה להיפלט כחום. DH = H2 - H1

  5. אנרגיה תוצרים H2 DH חיובי מגיבים H1 תגובה אנדותרמית תכולת האנרגיה של התוצרים גבוהה משל המגיבים H2 > H1 המערכת קולטת אנרגיה מהסביבה במהלך התגובה

  6. דוגמא H2(g)+ I2(s) ------> 2HI(g) DH = 26.5 k.j אנרגיה 2HI(g) ל- DH סימן חיובי. בגרף האנרגיה התוצרים גבוהים מהמגיבים. 26.5 k.j H2(g)+ I2(s)

  7. תגובה אכסותרמית תכולת האנרגיה של המגיבים גבוהה משל התוצרים H1 > H2 אנרגיה מגיבים H1 המערכת פולטת אנרגיה לסביבה במהלך התגובה DH שלילי תוצרים H2

  8. דוגמא תגובת שריפה של תרכובת אורגנית תמיד אכסותרמית: CH4(g)+ 2O2(g) ----> CO2(g)+ 2H2O(g)DH = -890.4 k.j ל- DH סימן שלילי. בגרף האנרגיה התוצרים מתחת למגיבים אנרגיה CH4(g)+ 2O2(g) 890.4 k.j CO2(g)+ 2H2O(g)

  9. DHמוגדר לניסוח תגובה כמות האנרגיה הנפלטת או נקלטת בתגובה כימית נמצאת ביחס ישר לכמות החומרים. (יותר חומר --> יותר אנרגיה). לכן, תמיד יינתן שינוי האנרגיה בתהליך בהתייחס לכמות החומר שהגיבה. נהוג להתייחס אל מקדמי האיזון של תגובה כימית כאל מולים. כאשר יופיע שינוי האנרגיה- DH ליד ניסוח מסויים, מקדמי האיזון של התגובה יציינו את כמות החומרים שהגיבו במולים. אם משנים את איזון התגובה יש לשנות גם את DH בהתאם.

  10. דוגמא כאשר מול מימן מגיב עם חצי מול חמצן משתחרר חום בשיעור 258.9 ק’ג’אול. מבטאים זאת בעזרת ניסוח התגובה: H2(g)+ 0.5O2(g) -----> H2O(l)DH = -285.9 k.j כאשר מאזנים את התגובה עם מקדמי איזון מוכפלים פי- 2 גם כמות האנרגיה המשתחררת תוכפל פי- 2 והניסוח יהיה: 2H2(g)+ O2(g) -----> 2H2O(l)DH = - 571.8 k.j

  11. Q Q תוצרים מגיבים DH מגיבים תוצרים מערכת סביבה סביבה מערכת מעבר חום -מהמערכת לסביבה תגובה אנדותרמית הסביבה מאבדת חום תגובה אכסותרמית הסביבה מקבלת חום DH

  12. 1 מדידה וחישוב H לתגובה בניסוי

  13. מבצעים את התגובה בכמויות ידועות (לרוב קטנות), בסביבה מימית, מוגדרת , מבודדת (הכלי מבודד). מודדים את Dtבסביבה של התגובה המתרחשת (במעלות צלזיוס) ומחשבים:

  14. מהלך החישוב של DH בניסוי q = mct m - מסת הסביבה שהתחממה בגרמים. (עבור מים- 1מ”ל שוקל 1 גרם) c- קיבול חום סגולי של הסביבה שהתחממה. בתמיסות מימיות c = 4.2 j/gr/oc (כמו למים כי מזניחים את המומסים). q - החום ביחידות ג’אול. למול Q = q/n (עבור אחד החומרים בתהליך) n - מספר המולים של החומרים בתגובה. H = -Q למול

  15. דוגמא • ערבבו בכלי מבודד 100 מ”ל HCl 1M עם 100 מ”ל NaOH 1M.מדדו בניסוי Dt=2ocחשב את DH לתגובה. • ניסוח התגובה: H3O+(aq) + OH-(aq) --> 2H2O(l • חישוב: • 1680 ג’אול = q = 200x4.2x2 • כמות המגיבים במולים: 0.1 מול • DH = -1680/0. 1 = -16800j = -16.8 k.j

  16. H C DH2 B DH DH1 A חוק הס - חוק שמור האנרגיה שינוי האנתלפיה המלווה שינוי כימי, אינו תלוי בדרך בה מבוצע השינוי. דוגמא - נתונות שלוש תגובות: A ----> B DH1 B ----->C DH2 A----->C DH =? DH = DH1+ DH2

  17. דוגמא • העזר בהצגה גרפית לחישוב DH עבור התגובה:SO2(g) +0.5O2(g) --> SO3(g)DH= Xבעזרת הנתונים:S8(s) + 8O2(g)-->8SO2(g)DH= -2373 k.j S8(s) + 12O2(g)-->8SO3(g)DH= -3163 k.j H S8(s) + 12O2(g) 2373 DH = DH1/8 8SO2(g)+ 4O2(g) DH= - (3163-2373)/8 DH = - 98.75k.j 3163 1DH 8SO3(g)

  18. חישוב DH בעזרת אנרגיות קשר 2

  19. אנרגיה מרחק אנרגיית הקשר - האנרגיה שיש להשקיע כדי לשבור מול קשרים. (נמדדת ביחידות ק’ ג’אול למול) כל קשר כימי יציב שנוצר משחרר אנרגיה בהיווצרותו. גרף המתאר את שינוי האנרגיה בהיווצרות קשר. במרכז הצירים מוצב אטום אחד. האטום השני מתקרב אליו למרחק בו כוחות המשיכה גוברים על כוחות הדחייה בהפרש הגדול ביותר.

  20. אנרגיה תוצרים DH גרף כללי- DH ואנרגיות קשר אטומים בודדים במצב גזי תמיד הגבוהים ביותר בגרף קשרים נוצרים קשרים נשברים DH לתגובה הוא ההפרש בין קשרים נשברים לקשרים נוצרים. מגיבים DH = S אנ’ קשרים נשברים - S אנ’ קשרים נוצרים

  21. דוגמא לחישוב DH לתגובה: DH = 436 +242 - 2x431 = -184k.j

  22. חישוב גרפי H 2H(g) + 2Cl(g) 436 +242 2x431 H2(g) + Cl2(g) DH DH = 242+436-2x431 2HCl(g) DH= 678-862=-184k.j

  23. DHoaאנתלפיית אטומיזציה אנתלפיית האטומיזיה - שינוי האנתלפיה בתהליך האטומיזציה: כמות האנרגיה הדרושה להעביר מול אחד של אטומי יסוד, ממצבו התקני למצב של גז אטומרי ב-250 צלזיוס. היסוד יכול להיות; אטומרי - קוולנטי, מתכתי, או מולקולרי באחד ממצבי הצבירה השונים. דוגמאות - C(s) ---> C(g) Na(s) ---> Na(g) 0.5I2(s) ---> I(g) 0.5Br2(l) ---> Br(g) 0.5H2(g) ---> H(g) ראה בספר הנתונים בטבלה: נתונים תרמודינמים עבור יסודות.

  24. C(g) + 2O(g) 715+ 497 -2x803 C(s)+ O2(g) CO2(g) דוגמא • חשב את DH לתהליך • C(s) + O2(g) ---> CO2(g) • השתמש בנתונים של אנתלפיות קשר ואנתלפיות אטומיזציה מספר הנתונים. פתרון DH = 715+497-2x806 = -394k.j

  25. 3 חישוב DH בעזרת נתוני DH0f - אנתלפיית התהוות תיקנית

  26. DH0f אנתלפיית התהוות תיקנית DH0f - אנתלפיית ההתהוות התיקנית של חומר היא שינוי האנתלפיה בתגובה בה נוצרת תרכובת מיסודותיה היציבים בתנאי תקן. DH0f- של יסודות שווה אפס. דוגמאות: C(s)+ 2H2(g) ---> CH4(g) DH0f = -74.8k.j 0.5H2(g)+ C(s)+ 0.5N2(g) ---> HCN(l) DH0f = 135.1k.j

  27. תרגיל: נסח את תגובות ההתהוות התיקניות של החומרים הבאים ומצא עבורן את DH0fבספר הנתונים. C6H12O6 , NaCl , H2O , S8 לכתוב מצבי צבירה

  28. 0 תוצרים תוצרים יסודות 0 DH מגיבים יסודות 0 DH תוצרים יסודות מגיבים מגיבים DH גרפים לחישוב DH בעזרת נתוני DH0f אפשריים כמה מצבים. שלושה מצבים אפשריים במקרה של תגובה אנדותרמית: היסודות תמיד ב- 0 DH = SDH0f תוצרים-SDH0f מגיבים

  29. דוגמא לחישוב DH בעזרת נתוני DH0f CH4(g) + 2O2(g) ---> CO2(g) + 2H2O(l) -74.8k.j -393.5k.j -285.9 DH0f 0 C(s) , 2H2(g) , 2O2(g) 0 CH4(g) -74.8k.j DH= 74.8-965.3 =-890.5k.j CO2(g) + 2H2O(l) -965.3k.j DH = -393.5-2x285.9+74.8 = -890.5k.j

  30. 4 חישוב DH בעזרת אנתלפיות שריפה - DH0c

  31. אנתלפית שריפה - DH0c , זהו שינוי האנתלפיה לתגובה בה מגיבה תרכובת פחמן ומימן עם חמצן לקבלת פחמן דו-חמצני ומים. התגובות אכסותרמיות תמיד. CxHy + a O2(g) ----> xCO2(g) + y/2H2O(l) DHoc

  32. תאור גרפי לחישוב DH באמצעות DH0c תוצרים מגיבים DH DH מגיבים תוצרים CO2 H2O CO2 H2O CO2 , H2O תמיד הנמוכים ביותר בגרף

  33. דוגמא- חישוב גרפי של DH באמצעות DH0c C2H2(g) + 2H2(g) ----> C2H6(g) DH = ? DH0c -1299.6k.j -285.9k.j -1559.4k.j C2H2(g) + 2H2(g) H DH C2H6(g) -1871.4 1559.4k.j 2CO2 + 3H2O DH = -1871.4+1559.4= -312k.j

  34. אנתלפיות שריפה אנתלפיות התהוות תקניות אנתלפיות קשר ניסוי 1. מדידת Dt 2. q=mcDt 3. חישוב למול 4. DH=-Q CO2(g) , H2O(l) יסודות במצבם היציב בתנאי תקן אטומים בודדים במצב הגזי דרכים לחישוב DH בעזרת המעבר בחישוב ובגרף דרך

  35. A B מגיבים תוצרים סיכום אטומים בודדים אנתלפיות קשר יסודות - אנתלפיית התהוות CO2 H2O אנתלפיות שריפה

  36. אטומים בודדים יסודות בתנאי תקן CO2 H2O סיכום H עבור איזומרים: אטומיזציה 0 מגיבים (g) היתוך+אידוי (s)מגיבים DH תוצרים (g) תוצרים (l)

More Related