5. előadás

5. előadás

12-09-16

1

H = U + PV;

U=Q-PV ∆H = ∆U + ∆(PV);

P= áll

∆H = ∆U + P∆V;

∆U=Q-P∆V;

∆U=Q-P∆V ∆H = Q ∆U= Q

V= áll P= áll

∆ H = ∆ G + T∆ S

Munkává nem alakítható

∆ Hátalakulás = ∆ G + T∆ S 12-09-29

Általános kémia 2011/2012. I. fé

2

12-09-29


3

12-09-29


4

12-09-29


5

12-09-29


6

12-09-29


7

Szilárd halmazállapot  A szilárd testekben az alkotó részecskéket nagy erők tartják össze állandó térfogat és állandó alak  szerkezetük szerint lehetnek  kristályos anyagok - a felépítő részecskék a test egészében szabályosan, rendezetten helyezkednek el

 alaktalan anyagok - a felépítő részecskék csak kis körzetekben helyezkednek el rendezett módon

12-09-29


8

12-09-29


9

12-09-29


10

Alaktalan szilárd anyagok  Amorf állapot - a felépítő részecskék elhelyezkedése csak kis körzetekben rendezett  szilárd vagy gyanta jellegű állapot  nincs határozott olvadáspont  nincs jellemző moláris tömeg  üvegszerű anyagok - megdermedt olvadék állapot - fizikai tulajdonságok iránytól függetlenek (sok szerkezeti hiba) 12-09-29


11

A fizikai és a kémiai folyamatok mikroszkopikus mérető részecskék szintjén mennek végbe  fizikai folyamat:  az anyag halmazállapot változása !!  allotróp átalakulás  Oldás, oldódás ?!  a konyhasó feloldódása a levesben (nátrium- és kloridionok változatlanul maradnak?!!!!)  a levegő oxigénjének oldódása a felszíni vizekben  fémek „oldása” savakban???  vízkő „oldása”???  klórgáz oldása vízben??? 12-09-29


12

A fizikai és a kémiai folyamatok mikroszkopikus mérető részecskék között mennek végbe  kémiai folyamat:  más anyag lesz belőle?! – mitől más?  más tulajdonsága lesz!? kémiai kötések felszakadnak és más típusú kötések jönnek létre

 makroszkópos elem- és vegyület-rendszerek között megy végbe  a folyamatban résztvevő egyes atomok vegyérték-elektronjainak elrendeződésében történik változás

12-09-29


13

A fizikai és a kémiai folyamatok mikroszkopikus mérető részecskék között mennek végbe vizuális megjelenítésre – modellek (rajzok, animációk)

értelmezésre - vegyjelek és képletek

12-09-29


14

Rendszer állapota Rendszer

állapothatározók /p, V, T, c/

környezet

Nyitott rendszer (tömeg és energia áramlás)

Zárt rendszer (energia áramlás) Szigetelt (sem tömeg, sem energia csere) Állapotegyenletek (pl. gáztörvény) Anyagtranszport /rendszeren belül/

12-09-29


15

Clausius-Clapeyron

dlnp/dT = = ΔHp/RT2

lg p = - A/T + B

P= poexp (-ΔHp/RT)

12-09-29


16

Rendszer állapota Rendszer

állapothatározók /p, V, T, c/

környezet

Nyitott rendszer (tömeg és energia áramlás)

Zárt rendszer (energia áramlás) Szigetelt (sem tömeg, sem energia csere) Állapotegyenletek (pl. gáztörvény) Anyagtranszport /rendszeren belül/

12-09-29


17

Főtételek: 0. Az egyensúly szükséges és elégséges feltétele az intenzív állapotjelzők homogén eloszlása I. A rendszer energiája munkával és hővel változtatható meg. ∆U = W1 + W2 + W3 +…..+ Q (W= pV) II. Minden önként végbemenő folyamatban munka vész kárba és hő keletkezik (Kelvin) Hő a önként melegebb helyről megy a hidegebb felé (Clausius) Egy rendszer intenzív állapotjelzőinek inhomogenitásai mindig olyan makroszkópikus folyamatokat hoznak létre, amelyek csökkentik az inhomogenitásokat. I. 12-09-29 Abszolút 0 K-en egy homogén, tökéletesen szabályos Általános kémia 2011/2012. I. fé kristály entrópiája zérus.

18

H = U + PV;

U=Q-PV ∆H = ∆U + ∆(PV);

P= áll

∆H = ∆U + P∆V;

∆U=Q-P∆V;

∆U=Q-P∆V ∆H = Q ∆U= Q

V= áll P= áll

∆ H = ∆ G + T∆ S

Munkává nem alakítható

∆ Hátalakulás = ∆ G + T∆ S 12-09-29


19

Termokémia Kémiai reakció: kémiai kötések felszakadnak, újak jönnek létre Energia-különbözet: HŐ /RENDSZER/ Reakcióhő ΔH (energia változás a reakció során) Képződéshő Q ( 1 mol vegyület stabilis módosulatú elemeiből való képződésekor felszabaduló vagy felhasznált hőmennyiség)

Exoterm reakció: ΔH < 0 (rendszer hőt veszít, ill. hőt ad le a környezetének) Endoterm reakció: ΔH > 0 (rendszer hőt nyer, ill. Vesz  fel a környezetétől) 12-09-29


20

Exoterm 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(g)

ΔH= -483,6 kJ/mol O2

Endoterm 2 H2O(g) = 2 H2(g) + O2(g)

ΔH= 483,6 kJ/mol O2

Az elemek standard képződéshője:

ZÉRUS

101325 Pa nyomáson és 298,15 K (allotróp módosulatok esetében annak a módosulatnak 0 a képződéshője, amelyik ilyen körülmények között stabilis) 12-09-29


21

12-09-29


22

HESS-tétel Az energiaváltozás a végállapot

T

és a kezdeti állapot energia-különbsége ∆ Hr = Σ ∆ Hi(termék) - Σ ∆ Hj(kiinduló anyag)

2 C6H6(g) + 15 O2 (g) = 12 CO2(g) + 6 H2O(g) ∆ Hr = (12 ∆ HCO2(g) + 6 ∆ HH2O(g)) - (2 ∆ HC6H6(g) + 15∆ HO2(g))

12-09-29


23

12-09-16

24

HESS-tétel

(II) + (III) – (I) = C + 2 H2 = CH4 (-2*241,8) + (-393,5) – (-802,37) = - 74,73 (táblázat)

12-09-29

∆ Hbr = Σ∆ Hrr


25

A2 + B2 = 2 AB

12-09-16

26

Többkomponensű rendszerek Folytonos közegben eloszlatott részecskék diszperz rendszereket alkotnak. A diszperz rendszerek a diszpergált részecskék mérete Alapján lehetnek: homogén – kolloid (mikroheterogén) -és heterogén

rendszerek.

12-09-16

27

Homogén rendszerek Oldódás (elegyedés): adott folytonos közegben a részecskék molekuláris mérető eloszlatása (hőmozgás révén) – fizikai oldódás oldat (elegy): két vagy több komponens egyfázisú (homogén) keveréke, - a komponensek nem különböztethetők meg.

Dr. Molnárné Dr. Hamvas Lívia

12-10-05


28

Egy fázisú rendszer - nincsenek benne határfelületek  elegyek - mindhárom halmazállapotban: egyetlen komponens sem megkülönböztetett a többivel szemben

 ideális elegy - az összetevő komponensek megőrzik sajátságaikat - additivitás  reális elegy - a komponensek elkeveredésekor dilatáció vagy kontrakció lép fel  oldatok - a komponensek közül az oldószer mennyisége domináns (folytonos közeg), a többi az oldott anyag (diszpergált)

Oldhatóság: adott körülmények között (hőmérséklet, nyomás) a telített oldatban az oldott anyag koncentrációja 12-10-05


29

A homogén rendszerek a folytonos közeg és az eloszlatott komponensek halmazállapota szerint lehetnek:

eloszlatott folytonos gáz folyadék szilárd anyag

12-10-05

gáz gázelegy folyadékban oldott gáz szilárd anyagban oldott gáz

folyadék

szilárd

csak kolloid rendszer lehet köd füst folyadék folyadékban elegy oldott szilárd anyag kolloid szilárd oldatok rendszer (ötvözetek) szilárd emulzió


30

• A diszperz (kolloid) rendszerek osztályozása Diszperziós közeg gáz

folyadék

köd

gáz

szilárd

por, füst

folyadék

gáz

gázdiszperziók, habok

folyadék

folyadék

emulzió

folyadék

szilárd

szilárd

folyadék

szol, kolloid oldat, szuszpenzió szilárd emulzió, gél

szilárd

szilárd

ötvözetek, üvegek

12-09-16

Diszpergált anyag

A létrejött rendszer

31

Gázelegyek Ideális elegy - a tulajdonságok additívak Dalton törvénye: a gázelegy nyomása egyenlő az elegyet alkotó gázok parciális nyomásainak összegével – anyagi minőségtől független

P = pA + pB + pC + …= Σ pi Mengyelejev-Clapeyron pi ·V = ni ·R·T az egyes komponensek nyomása akkora, mintha az adott térfogatot az a komponens a többi nélkül töltené be

12-10-05


32

Folyadékok elegyedése hasonló szerkezetű folyadékok általában jól oldódnak egymásban (CH-ek, víz és alkoholok) a fémolvadékok azonban nem mindig (Zn és Pb) nem elegyedők: (szén-tetraklorid - víz) mindig két oldatfázis van csekély oldhatósággal korlátozottan elegyedő (fenol - víz) csak meghatározott koncentrációk esetén van homogén oldat korlátlanul elegyedő (etanol - víz, ecetsav - víz) bármilyen arányban keverhető 12-10-05


33

Nem elegyedő folyadékok nem elegyedő ≠ nem oldódó !!! egymásban kis mértékű oldódás elkülönülő homogén fázisok (sűrűség) széles hőmérséklet tartomány T, oC

g/100 cm3 víz

benzol

20

0,175

toluol

16

0,047

n- pentán

16

0,036

kloroform

20

0,822

szén-tetraklorid

25

0,77

12-10-05


H2O

NiCl2

CH2Cl2 l2

34

5. előadás

Recommend Documents