Reakciók hőeffektusa, hőszínezete, a reakcióhő

Az előadások a következő témára: "Reakciók hőeffektusa, hőszínezete, a reakcióhő"— Előadás másolata:

1 Reakciók hőeffektusa, hőszínezete, a reakcióhő
Jelentős hőtermelődés! Sújtólég robbannás! A régi kötések felszakadásához szükséges, ill. az új kötések kialakulásával nyerhető energiák általában nem egyformák; a kémiai reakciós rendszer összenergiája eltérő a kiindulási állapotban és termékként: DE energiaváltozás = E2 (végállapot) – E1 (kezdeti állapot) A kémiai rendszerek állandó nyomáson meglévő energiáját, munkavégzőképességét entalpiának nevezik, és H -val jelölik. A reakcióhő állandó nyomáson így Q = DH = H2 – H1 = H(termékállapot) – H(kiindulási állapot). (Hm,i, Hm,j : moláris entalpiák [kJ/mol])

2 A hő, a hőmennyiség, reakcióhő fogalmai
A hőmennyiség (Q) definiciója szerint bizonyos hőmérsékletkülönbség (DT) hatására átment energia mennyisége. A reakcióhő: a reagáló kémiai rendszer és környezete között kicserélt energiamennyiség. Hőszinezet: exoterm (energiatermelő) avagy endoterm (energiaemésztő). Exoterm folyamat esetén: a reagáló rendszer energiájának egy része felmelegheti a rendszert, s ha lehetséges a környezetét is. A környezetbe átmenő energiával (Q) csökken a rendszer összenergiája: Q=DH=H2-H1 < 0. Pl: Endoterm folyamat esetén: a reagáló rendszernek több energiára van szüksége, ami lehűtheti magát a rendszert, s ha lehetséges a környezetét is. A környezetből érkező energiával (Q) nő a rendszer összenergiája: Q=DH=H2-H1 > 0. Pl:

3 A hőmennyiség, reakcióhő mértékegységei, mérése
A hőmennyiség (Q) SI mértékegysége az 1 J (= 1Nm), hagyományos egysége az 1 cal = J. 1 cal (kalória) az a hőmennyiség amely 1 g tiszta víz hőmérsékletét éppen 1°C-kal tudja megemelni. Így a víz fajlagos hőkapacitása éppen cp,víz = 1 cal/g/°C-nak adódik. A reakcióhőmérése reakciós/bomba kaloriméter segítégével: Acélfalú bombában történik a reakció, pl. a metán meggyújtása O2 feleslegben. A bomba nagytömegű, de jól kevert vízzel telt tartályba merül. A reakcióhő felmelegíti a környező vizet, míg a reakciós gázok visszahűlnek. A reakcióhő értéke a víz felmelegedésének mértékéből számítható a víztömeg nagyságának és fajlagos hőkapacitásának ismeretében.

4 A hőmennyiség, ill. reakcióhő mérése kaloriméterrel

5 Hess-törvénye: A reakcióhő csupán csak a kezdeti és végállapot energiájától függ és független attól, hogy a reakció milyen úton, milyen részlépéseken, milyen részreakciókon keresztül megy valójában.

6 Hess-törvénye: Következményei
A reakcióhő csupán csak a kezdeti és végállapot energiájától függ és független attól, hogy a reakció milyen úton, milyen részlépéseken, milyen részreakciókon keresztül megy valójában. Következményei Összegzett reakciók reakcióhői összeadódnak, reakció egyenletek kivonása esetén kivonódnak A reakcióegyenlet megtöbbszörözése/osztása esetén a reakcióhő is arányosan megtöbbszöröződik/osztódik Megfelelő ismert reakcióhőjű reakcióegyenletek kombinálásával a kombinált egyenleteknek megfelelő reakció esetleg kísérletileg nem, vagy csak nehezen mérhető reakcióhője is számíthatóvá válhat Az abszolút értékben nem mérhető entalpiaszintek egymáshoz képest történő viszonyításával megbízható reakcióhőszámítás valósítható meg.

7 Standard moláris képződéshőkön alapuló reakcióhő-számítás
A standard moláris képződéshőket 1mol tiszta (egynemű) anyag standard körülmények között (azaz p=1atm nyomáson, T=25°C=298,15 K hőmérsékleten) elemeikből (mégpedig a standard körülmények között stabilisabb módosulatú elemekből) történő képződésének reakcióhőjeként értelmezzük: és táblázatokba gyűjtjük. Definició szerint az elemek standard körülmények között stabilisabb módosulatainak standard moláris képződéshője éppen zérus:

8 Standard moláris képződéshőkön alapuló reakcióhő-számítás:
Korábbi méréseken alapuló táblázatos ismert standard moláris képződéshők:

9 Standard moláris képződéshőkön alapuló reakcióhő-számítás:
Megoldás: a standard moláris képződéshők megfelelő kombinációja: