Ingen bildrubrik

Meddelande angående Lp2
Håll koll på hemsidan! Det finns en app.
Kemi och biokemi för K, Kf och Bt
Reviderad gruppindelning för labbarna.
Säg till om du inte är med. Vore bra med flytt inom K.
2012
Vardagsmolekyler.
Första Fö idag 15:15 i KE. Gruppindelning på hemsidan.
Föreläsning 2.1
Jonjakten. Bara för K.
Matteprojekt. Lv5
Termodynamikens första huvudsats
Biokemin.
Udda läsveckor: Föreläsningar i GD. Första Fö 13:15 idag i GD
Jämna läsveckor: Övningar + Inlämningsuppgifter. (+ två labbar i Lp3)
Björn Åkerman
Kemi och biokemi
Chalmers
Obligatorisk för K och Bt. Kf anmäler sig enligt instruktioner på Anslagstavlan.
Fyll i enkäten och om Ja registrera officiellt.
Omduggan rättad och rapporterad. Kom till mitt kontor om du vill granska.
Om-munta 2
Tre inlämningsuppgifter i kemi
Läs följande instruktioner noggrant
1. Inlämningsuppgifterna är obligatoriska, du måste bli godkänd. Du får en
andra chans genom att svara på en eventuell retur.
2. Du får VG på uppgiften om den är rätt från början. Du får 1 bonuspoäng
om du har VG på minst två av uppgifterna.
3. Uppgiftstexterna finns på Ping-pong. Den bakgrund du behöver ges på
föreläsningarna i läsvecka 1, 2 respektive 3.
4. Lämna din handskrivna lösning till din lektionslärare på tisdags-lektionen
i den påföljande läsveckan (2, 3 respektive 4)
5. Om du får retur har du ytterligare en vecka på dig att leverera rätt svar till din
lektionslärare.
Reviderad gruppindelning
Använd uppgifts-sidan som försättsblad.
Fyll i namn och grupp-tillhörighet på försättsbladet !
Läsperiod 1: Kemisk bindning
Molekylens bindningsenergi
Atomer dras till varandra och bildar molekyler
Energi
Potentiell energi
för atomerna
R
0
R
+
+
D
++
kärn-kärn
repulsion
+
+
+
+
elektron-kärn
attraktion
Jämvikt
1
En färgglad reaktion
Bollar och kemi
Fallande boll
Epot
Epot

+
Kemisk bindning
+
CH3CH2COOH + CH3CH2OH 
??
Antal molekyler
I båda fallen
omvandlas en potentiell energi
till värme i omgivningen
0
Tid
http://michele.usc.edu/java/kinetics/simulator.html
Ammoniak-reaktionen
Inför läsperiod 2: En typisk kemisk reaktion
bindningar både bryts och bildas
N2 + 3H2  2NH3

N2 + 3H2
2NH3
Koncentration 
Hur fort går reaktionen ?
H2
Bindningarna i
N-N och H-H
bryts
NH3
N-H bindningar
i NH3 bildas
Vad blir koncentrationerna
till slut ?
N2
Tid 
Kemisk bindningarna i reaktionen
Ammoniak-reaktionens energi-profil

N2
2NH3
+ 3H2
Energi
Bindningar bryts ...

q’
..
..
N ≡N +
 2NH3
H-H 
.
.
N2+ 3H2
N
H
H
H
... och bildas
D
_
2
Energierna som omsätts i reaktionen
Energi
Diatomära molekyler
Tabellvärden på
dissociationsenergier D
Ein: D(N≡N)
+ 3 D(H-H)
Enskilda bindningar i fleratomiga molekyler
Eut: 6 D(N-H)
N2 + 3H2  2NH3
q’
Energiprincipen
I mekanik
Epot
Fallet med bollen
Epot
Ekin
Omgivning = golvet och resten av universum
Ekin
Epot + Ekin = konstant
Epot + Ekin + Egolv = konstant
Kemisk reaktion
www.chem.uci.edu/undergrad/applets/bounce/bounce/simulation.htm
Kinetisk energi
Inre energin U
Potentiell energi
U är totala energin
hos molekylerna i systemet
z
U
y
R
Translation
”fara fram”
System
Omgivning
Molekylers energi
x
System och
omgivning
Systemet
I termodynamik
Epot
Ekin
Medelvärden
U = Summa (Ekin + Epot)
Rotation
”snurra runt”
Växelverkan (mellan molekyler)
Jon-jon
Vätebindning
Dipol-dipol
London
3
Tillstånd, process och D-symbolen
Termodynamikens första huvudsats
Energiprincipen för system + omgivning
start-tillstånd i
DU = w + q
slut-tillstånd f
DT = Tf – Ti förändring i temperatur
DU = Uf – Ui förändring i inre energin
Standardtillstånd
Gaser och rena ämnen: p = po = 1bar
Upplöst ämne c = co = 1M
Processer
Isoterm Tf = Ti
Isobar pf = pi
Isokor Vf = Vi
Adiabat inget värmeutbyte
Skillnaden på värme och arbete
Arbete
Värme
U
Värme q
q
q > 0: värme förs till systemet
w
w > 0: arbetet utförs på systemet
Värme och arbete vid ammoniakreaktionen
Värme: Exoterm reaktion
U
q
Arbete w
q<0
w
(systemet avger värme)
DU = Uf -
Arbete. Volymen minskar
w>0
(ett arbete utförs på systemet)
Omgivning
Omgivning
w>0
q>0
Arbetet då reaktionen sker vid konstant tryck
pex
Arbetet då reaktionen sker vid konstant volym
pex
xf
xf
4
Irreversibel och reversibel process
Arbetet om trycket inte är konstant
Pex
Irreversibel = snabb kompression
Pex

Reversibel = mycket långsam kompression
w = -PexDV
Om Pex är konstant
Godtycklig process
Pgas = Pex
w = -PexdV
För reversibel process
Pgas
w = -PgasdV
Inlämningsuppgift 1
Reversibla processer är viktiga idealfall, för då är förlusterna som minst
En del reaktioner utför ett arbete
Entalpi
Konstant tryck
p=1atm
H2
DV≠ 0
Mg + 2HCl
qp = -307.0 kJ
MgCl2
Om volymen ökar, så går en del av reaktions-energin DUr åt att trycka undan
den omgivningande luften.
Då blir det mindre värme kvar att avge än då volymen är konstant.
Konstant volym
H2
Mg + 2HCl
qv = -309.5 kJ
MgCl2
Reaktions-entalpi
Reaktionsentalpin DHr beräknas enklast med
bildningsentalpierna
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
DHro = DHf o(produkter) – DHf o(reaktanter) =
= 2DHfo (NH3) – DHfo (N2) - 3DHfo (H2) =
= 2(-46.11)
–
0
– 30 = -92.2 kJ/mol
Tabell 6.5 och Appendix 2A
5
Värmetillförsel: två slags effekter
Definition av bildningsentalpi
Höja T och fasövergångar
ToC
Bildningsentalpin för ammoniak
DH vap
DH fus
DHfo (NH3)
Förånga
Smälta
är reaktionsentalpin då ammoniak bildas ur grundämnena i
sina mest stabila former
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
Höja temperaturen
DHfo (NH3) = -46.11 kJ/mol – (0 + 0)
q
Värme q
Hur man beräknar värmet q
Värmekurvan för vatten
q T
A. För viss fas (s, l, g)
ToC
q = C DT
DT
Värmekapacitet
q
C = nCm = mCs
Uppvärmning
molär
specifik
(per gram)
DHfuso
DHvapo
B. Vid fasomvandling
q (kJ)
(s) (l)
q = DHfus o
(smältning)
(l) (g)
q = DHvap
(förångning)
Förångningsvärme
Smältvärme
Temperaturen är ett mått på
medelvärdet av kinetiska energin
Värmekapaciteten för olika ämnen
T
o
z
Ar, Ne, Kr (g)
Translation
O2, H2, N2 (g)
Per mol
<Ekin> = 3/2 RT
H2O(g)
y
x
Per molekyl
<Ekin> = 3/2 RT/NA = 3/2kT
DT C(monoatomär) < C(diatomär) < C(multiatomär)
q
C=
där k = R/NA = 1.38 ·10-23 J/K
är Boltzmanns konstant
q
DT
Rotation
q
<Ekin> = 2/2 RT
Ju mer komplex molekyl desto högre värmekapacitet
(Linjär molekyl)
6