1 Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski 1 informatyka +

2 2 Kierunek przebiegu reakcji i jej kinetyka a znak efektu energetycznego Robert Mojsa

3 Kierunek przebiegu reakcji chemicznej Kierunek przebiegu reakcji chemicznej determinują dwa czynniki: 1.Dążenie do obniżenia energii 2.Dążenie do wzrostu entropii Wypadkowy efekt obu czynników ujęty jest w funkcji termodynamicznej G zwanej entalpią swobodną, potencjałem termodynamicznym, lub funkcją Gibbsa: p = const. i T = const. gdzie H- entalpia, S – entropia, T - temperatura 3

4 Kierunek przebiegu reakcji chemicznej W praktyce nie da się wyznaczyć bezwzględnej wartości G. Dlatego posługujemy się zmianami tej funkcji: ΔG < 0 proces samorzutny przebiegający z dużą wydajnością w kierunku utworzenia produktów ΔG > 0 reakcja będzie miała niewielką wydajność lub przebiega w odwrotnym kierunku (w kierunku tworzenia substratów) ΔG = 0 układ substratów i produktów reakcji w stanie równowagi 4

5 Kierunek przebiegu reakcji chemicznej Znak ΔG jest zależny od pozostałych wartość ΔH, ΔS i T 5 Zmiana entalpii Zmiana entropii SamorzutnośćPrzykład ΔH < 0ΔS > 0ΔG < 0. Proces samorzutny w każdej temperaturze Mieszanie gazów ΔH < 0ΔS < 0Proces samorzutny w niskiej temperaturze jeżeli |TΔS| < |ΔH| a w wysokiej przebiega z niewielką wydajnością CaO(s) + CO 2 (g)→ CaCO 3 (s) ΔH > 0ΔS > 0Proces samorzutny jeżeli TΔS > ΔH szczególnie w wysokiej temperaturze, w niskiej temperaturze jest niesamorzutny lub przebiega z niewielką wydajnością CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO 2 (g) ΔH > 0ΔS < 0Proces niesamorzutny G < 0 Rozdzielanie zmieszanych ze sobą gazów

6 FILM REAKCJA SAMORZUTNA 6

7 FILM ZADANIE 1 Na podstawie obejrzanego filmu oceń zmianę funkcji termodynamicznych oraz wyjaśnij dlaczego reakcja ta przebiega samorzutnie. 7

8 Przykład 8 Za pomocą obliczeń spróbujmy ocenić samorzutność reakcji zamarzania wody w temperaturze 10 o C i -5 o C. H 2 O (c) → H 2 O (s), ΔH = - 6010 J/mol, ΔS = -22 J/K·mol Temperatura t = 10 o C => T = 283 K ΔG = ΔH – TΔS = -6010 J/mol – 283 K ·(-22 J/K·mol) = + 216 J/mol Temperatura t = -5 o C => T = 268 K ΔG = ΔH – TΔS = -6010 J/mol – 268 K ·(-22 J/K·mol) = - 114 J/mol Wyniki potwierdzają życiowe doświadczenie, że woda nie zamarza w temperaturze 10 o C. Jest to proces niesamorzutny. Zamarzanie wody w temperaturze -5 o C jest samorzutne.

9 FILM ZNAK EFEKTU ENERGETYCZNEGO W ZALEŻNOŚCI OD SZYBKOŚCI ZACHODZĄCEJ PRZEMIANY 9

10 FILM ZADANIE 2 Na podstawie obejrzanego przed chwilą filmu zastanów się chwilę i odpowiedz na pytania: 1.Czy reakcja ta jest endotermiczna czy może egzotermiczna? 2.Jaka przemiana przebiegała z większą szybkością: ostyganie cieczy czy wydzielanie energii na sposób ciepła? 3.Czy reakcja ta ma dużą energię aktywacji? 10

11 FILM ZADANIE 3 praca w grupach Jest bezwietrzny czerwcowy wieczór. Uczniowie siedzą przy ognisku i obserwują jak gruby wysuszony konar gałęzi drzewa, które jest pozbawione żywicy umieszczono na chwilę w ognisku. Po chwili wyjęto je a płomień zgasł. Na podstawie opisu odpowiedz na postawione pytania: 1.Z jaką reakcją mamy do czynienia egzo – czy endotermiczną? 2.O czym świadczy fakt zgaśnięcia płomienia, jak zmieniła się szybkość zachodzącej reakcji? 3.Jakie czynniki wymienione w tekście wpływają pozytywnie a jakie negatywnie na proces spalania drewna? 11

12 FILM Praca dla uczniów : Za pomocą programu Plastic Animation 4.0 stwórz dwuwymiarową animację spalania benzyny zapalanej zwykła zapałką. Dlaczego benzyna w temperaturze pokojowej nie zapala się sama mimo tego że ΔG < 0? W silniku samochodowym zachodzi następująca reakcja spalania izooktanu. Znajdź w Internecie temperaturę zapłonu mieszanki. 2C 8 H 18 (g) + 25 O 2 (g) → 16 CO 2 (g) + 18H 2 O (g) Ustal znaki ΔH, ΔS i ΔG oraz samorzutność procesu. Odpowiedź krótko uzasadnij. Swoje wyniki zaprezentuj w formie prezentacji w PowerPoint. 12