Autor: Ing. Jiřina Ovčarová

1. Chemické reakce IV. díl Energie chemické vazby, exotermické a endotermické reakce Autor: Ing. Jiřina Ovčarová

2. Seznam kapitol Energie chemické vazby Exotermické reakce Aktivační energie Endotermické reakce Elektrolýza vody Další

3. H H H H Valenční elektrony Elektronový pár energie Seznam kapitol Energie chemické vazby • Každá chemická vazba mezi atomy reprezentuje určité množství energie. • Stabilní chemická vazba se vytvoří pouze tehdy, dojde-li při jejím vzniku • ke snížení energie. • Samotný atom vodíku s jediným elektronem nemůže delší dobu existovat. • Proto vodík stejně jako další plyny vytváří dvouatomové molekuly. • Elektrony tak vytvoří pár, který obíhá rovnoměrně kolem celé molekuly. • Nastane rovnovážný stav a tím se uvolní energie. • Stejně velkou energii bychom museli dodat, aby vazba zanikla a vodík • mohl reagovat s jinou látkou. Další

4. H H H H H H H H 2H2 + O2 2H2O + energie O O O O Seznam kapitol Exotermická reakce • Chemické reakce můžeme rozdělit podle toho, jestli se v jejich průběhu • energie uvolní, nebo naopak musíme energii dodávat, aby chemická • reakce probíhala. • Příkladem může být vznik vody reakcí kyslíku a vodíku: • Při této reakci se uvolňuje energie. • Takový děj označujeme jako exotermickou reakci. Další

5. Aktivační energie H H H H H H H H aktivační energie O O O O Seznam kapitol • Aby mohlo k této chemické reakci dojít, musíme nejprve systému dodat • takzvanou aktivační energii. • Aktivační energie je nutná k rozložení vazeb molekul kyslíku a vodíku. • Množství aktivační energie můžeme snížit přítomností katalyzátorů. • Dál už probíhá reakce samovolně. • Vytvoření vazeb mezi kyslíkem a vodíky se snižuje celková výše energie soustavy. • Tato energie se pak uvolňuje do okolí. Další

6. Energii dodáváme Aktivační energie Energie výchozích látek Energie Energie se uvolňuje Energie produktů Průběh exotermické reakce Seznam kapitol Změny energie v průběhu reakce Chemické reakce samovolně probíhají proto, aby bylo dosaženo rovnovážného stavu. Rovnováhy látky nabydou snížením vnitřní energie molekuly. Pokud chceme reakcí získat látku s vyšší hladinou energie chemické vazby, musíme naopak energii dodávat. Další

7. H H H H H H H H + + O O O O Seznam kapitol Endotermická reakce • Endotermická reakce je reakce, která probíhá pouze v případě, • že látkám po celou dobu trvání reakce dodáváme energii. • Tedy nikoliv pouze aktivační energii jako v předchozím případě. • Příkladem může být pravý opak předchozí reakce. • Opakem hoření vodíku je rozklad vody na kyslík a vodík 2H2O 2H2 O2 • Tento rozklad už známe pod názvem elektrolýza. • Víme, že k rozkladu dochází působením stejnosměrného proudu. Další

8. Elektrolýza vody voda elektrody _ + Seznam kapitol • Aparatura pro elektrolýzu vody má zavedené elektrody. • Záporná elektroda zavádí do sloučeniny elektrony. • Kladná naopak přitahuje přebytečné elektrony a odvádí je pryč. • Opravdu čistá voda nevede elektřinu. • Kdyby šlo o vodu z vodovodu, která má v sobě příměsi solí, elektrony by proběhly od elektrody k elektrodě a došlo by ke zkratu zdroje. Na počátku reakce • V případě destilované vody, která elektrony nevede, dojde jejich působením k chemickým změnám. Rozdělí se elektronové páry. Další

9. Elektrolýza vody +I H H H Voda – 2 společné elektronové páry +I O O Seznam kapitol • Při elektrolýze vody jde o to, rozložit molekulu na kyslík a vodík. Kyslík – 2 elektrony schopné chemické vazby Vodík – 1 elektron schopný vazby • Podívejme se nejprve na molekulu vody jako takovou. • Skládá se z kyslíku a dvou vodíků. - II • Kyslík má elektronegativitu 3,44. • Vodík má elektronegativitu 2,10. • Rozdíl elektronegativit je: 3,44 – 2,10 =1,34. • V molekule vody jde tedy o polární vazbu mezi atomy. • Oba elektronové páry této vazby k sobě přitáhl atom kyslíku. • Kyslík má proti normálnímu stavu dva elektrony navíc. Proto má náboj –II. • Každý vodík jeden elektron ztratil. Proto mají náboj +I. Další

10. I+ II- I+ H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + _ + O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O Seznam kapitol • Voda v aparatuře má z počátku své molekuly náhodně orientované. • Ve chvíli, kdy připojíme zdroj stejnosměrného proudu, začne na ně působit elektrické pole. • Původně náhodně orientované molekuly se vlivem přitažlivých sil mezi opačnými elektrickými náboji otáčejí kladným pólem k záporné elektrodě a záporným pólem ke kladné. Další

11. I+ II- I+ H H _ + O Seznam kapitol • Atomy vodíku, které vazbou s kyslíkem ztratily elektrony, • jsou elektrickou silou přitahované k záporné elektrodě. • Atomy kyslíku jsou přitahované ke kladné elektrodě. • Elektrická síla vede k roztržení molekuly vody na dvě části. Další

12. I+ I+ II- I+ I+ _ H H H H H H + II- O O O Seznam kapitol • Elektrony, které vycházejí ze záporné elektrody zaplňují místo • po elektronech, které vodík ztratil při vzniku molekuly vody. • U záporné elektrody tak vznikají samostatné atomy vodíku. • Elektrony, které kyslíku přebývají, odchází pryč kladnou elektrodou. • U kladné elektrody vznikají samostatné atomy kyslíku. Další

13. 2H2O 2H2 + O2 I+ I+ I+ I+ _ _ + + H H H H H H H H H H H H H H H H II- II- _ + energie O O O O O O O O Seznam kapitol • Z každé molekuly vody vzniknou dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku. • Vodík může již teď vytvořit molekulu, ale kyslík zatím ne. • Aby mohly vznikat kompletní molekuly nejen vodíku, ale i kyslíku, • musí se proto na atomy rozdělit 2 molekuly vody. Konec

14. Seznam kapitol 2H2O 2H2 + O2 voda vodík kyslík _ elektrody _ + + energie Na počátku reakce V průběhu reakce Molekuly vody se působením proudu rozkládají na kyslík a vodík. Vzniká 2x více vodíku než kyslíku • Množství energie, které musíme dodat aby proběhla elektrolýza, odpovídá množství energie, která se uvolní sloučením prvků zpět na vodu. Konec