Kémia - Reakciótipusok

Folyamathő

A fentiekhez hasonlóan adhatjuk meg bármely, kémiai reakcióként fel nem fogható változás termokémiai adatát. Pl.: a víz párolgáshője: H2O(f) = H2O(g) ΔgfH = 44 kJ/mol

A reakcióhő

A kémiai egyenletben szereplő anyagi minőségű, mennyiségű és állapotú anyagok átalakulására vonatkozó moláris mennyiség, jele ΔrH, mé.e.: kJ/mol. A ΔrH jel arra utal, hogy a reakcióhő nem mindig egyenlő a rendszer belsőenergia-változásával. A reakcióhő kísérleti meghatározásakor adott hőmérsékleten, állandó nyomáson mérik a rendszer és a környezete közötti hőcserét. A térfogatváltozással járó kémiai reakciók esetében ekkor a rendszer és a környezet között munkavégzés történik, ez az ún. térfogati munka. A reakcióhő értékét a reakcióban szereplő anyag állapota is befolyásolja. pl.: a durranógázreakció esetében a reakcióhő a keletkező víz halmazállapotától függően: 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(g) ΔrH = -484 kJ/mol 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(f) ΔrH = -572 kJ/mol A reakcióhő moláris mennyiség, értéke a reakcióegyenletben szereplő sztöchiometriai számok függvénye és nem köthető sem valamely termék, sem valamely reagens anaygmennyiségéhez. Pl.: a durranógázreakció egyenlete és a reakcióhő: 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(g) ΔrH = -484 kJ/mol H2(g) + 1/2 O1(g) = H2O(g) ΔrH = -242 kJ/mol At adott reagensre vagy termékre vonatkozó moláros hőmennyiség úgy számolható ki, hogy a reakcióhőt az adott anyag adott egyenletben szereplő sztöchiometriai számával osztjuk. pl.: a renti reakcióban az oxigén moláris átalakulási hője a következőképpen határozható meg: 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(g) ΔrH = -484 kJ/mol -484 kJ/mol / 1 = -484 kJ/mol O2 H2(g) + 1/2 O1(g) = H2O(g) ΔrH = -242 kJ/mol -242 kJ/mol / 0,5 = -484 kJ/mol O2

Termokémia

A reakció termokémiai szempontból lehet: exoterm vagy endoterm. Exoterm: ha a rendszer energiatartalma csökken, ezért a reakcióhő negatív előjelű. Endoterm: ha a rendszer energiatartalma nő, ezért a reakcióhő pozitív előjelű.

A reakcióhő kiszámítása kötési energia adatokból

A reakcióhőt Hess tétele értelmében meghatározhatjuk úgy, hogy képzeletben a reagensek összes kötését felszakítjuk, majd a képződő szabad atomokból létrehozzuk a termékeket. 82.old. ábra A reakcióhő ilyen úton való számolását nehezíti, hogy figyelembe kell venni a halmazokban működő összes kötést.

A reakcióhő kiaszámítása képződéshők felhasználásával

Az anyagok belső energiájának abszolút értékét nem ismerjük, ezért számításainkhoz viszonyítási rendszert kellett létrehozni. Megállapodás szerint az energiaskálán a 0 pontot minden anyag elemi állapota jelenti, azaz az elemek standard képződéshője 0 kJ/mol.

Hess tétele

Hess tétele szerint a reakcióhő független a köztes állapotok számától és minőségétől, amelyeknek érintésével a kiindulási állapotból a végtermékekig eljutunk, vagyis a reakcióhőt a reagensek és a termékek energiaszintje egyértelműen meghatározza. Hess tétele segítéségével a reakcióhőt olyan adatok segítségével is meghatározhatjuk, amelyekkel a valóságben elképzelhetetlen reakcióutat járunk be. A végül megkapott reakcióhő azonban Hess tételének értelmében a valóságos érték.

A reakcióhő kiszámítása más reakcióhőkből

Hess tétele tulajdonképpen nem más, mint az energiamegmaradás törvényének termokémiai megfogalmazása. Ennek értelmében egy kémiai reakciók sorozatából álló körfolyamat reakcióhőinek összege biztosan 0. A fentiek alapján meghatározhatjuk bármely reakcióhő értékét, ha találunk egy másik reakcióutat, amellyel elérjük a kívánt terméket. Pl.: A → B ΔrHx reakció reakcióhője meghatározható az A → 2C ΔrH1 C → D ΔrH2 B → 2D ΔrH3 egyenletek ismeretében. 83.old ábra A körfolyamat: ΔrH1 + 2 ΔrH2 - ΔrH3 - ΔrHx = 0, ebből: ΔrHx = ΔrH1 + 2 ΔrH2 - ΔrH3