Föreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw

Relevanta dokument
Repetition F10. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Meddelande. Föreläsning 2.5. Repetition Lv 1-4. Kemiska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt 2012

Övningstentamen i KFK080 för B

Tentamen i KFK080 Termodynamik kl 08-13

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Repetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Repetition F9. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Repetition F11. Molär Gibbs fri energi, G m, som funktion av P o Vätska/fasta ämne G m G m (oberoende av P) o Ideal gas: P P. G m. + RT ln.

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Intermolekylära krafter

Kemi och energi. Exoterma och endoterma reaktioner

Repetition F12. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Intermolekylära krafter

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

Tentamen i kemisk termodynamik den 17 januari 2014, kl

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

ORGANISK KEMI KOLFÖRENINGARNAS KEMI

Hur förändras den ideala gasens inre energi? Beräkna också q. (3p)

Kap 6: Termokemi. Energi:

Tentamen KFKA05 och nya KFK080,

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Allmän Kemi 2 (NKEA04 m.fl.)

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

Kolföreningar. Oändliga variationsmöjligheter

Galenisk och Fysikalisk kemi för Receptarieprogrammet. Övningsexempel i Fysikalisk kemi

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kapitel 11. Kap 11 Intermolekylära krafter. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Kapitel Kapitel 12. Repetition inför delförhör 2. Kemisk kinetik. 2BrNO 2NO + Br 2

Föreläsning 4. Koncentrationer, reaktionsformler, ämnens aggregationstillstånd och intermolekylära bindningar.

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Skrivning i termodynamik och jämvikt, KOO081, KOO041,

18. Fasjämvikt Tvåfasjämvikt T 1 = T 2, P 1 = P 2. (1)

van der Waalsbindningar (London dispersionskrafter) Niklas Dahrén

Kapitel Repetition inför delförhör 2

Van der Waalsbindning (Londonkrafter) Niklas Dahrén

Om trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 8-13

Varför kan kolatomen bilda så många olika föreningar?

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Fysikalisk kemi KEM040. Clausius-Clapeyronekvationen Bestämning av ångtryck och ångbildningsentalpi för en ren vätska (Lab2)

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

Tentamensskrivning i FYSIKALISK KEMI Bt (Kurskod: KFK 162) den 19/ kl

Termodynamik. Läran om energi och dess egenskaper

Tentamen KFK080 för B,

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Organiska föreningar Kokpunkt och löslighet. Niklas Dahrén

Kapitel 6. Termokemi

Tentamen i kemisk termodynamik den 12 juni 2012 kl till (Salarna L41, L51 och L52)

Nästan alla ämnen kan förekomma i tillstånden fast, flytande och gas. Exempelvis vatten kan finnas i flytande form, fast form (is) och gas (ånga).

Lösningsförslag. Tentamen i KE1160 Termodynamik den 13 januari 2015 kl Ulf Gedde - Magnus Bergström - Per Alvfors

Idealgasens begränsningar märks bäst vid högt tryck då molekyler växelverkar mera eller går över i vätskeform.

Introduktion till kemisk bindning. Niklas Dahrén

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Farmaceutisk fysikalisk kemi, A6. Föreläsning: Faslära PH

Kapitel 6. Termokemi

Vad bestämmer ett ämnes kokpunkt? Niklas Dahrén

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

Aggregationstillstånd

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Tentamen i Termodynamik för K och B kl 8-13

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Tentamen KFKA05 Molekylära drivkrafter 1: Termodynamik,

Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

Kap 2 McMurry Viktiga Begrepp

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Tentamen i Allmän kemi NKEA02, 9KE211, 9KE , kl

Tentamen KFKA05 för B, kl 14-19

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Tentamen i Termodynamik Q, F, MNP samt Värmelära för kursen Värmelära och Miljöfysik 20/8 2002

Kapitel IV. Partikeltalet som termodynamisk variabel & faser

Repetition F6. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Övningar Homogena Jämvikter

Materia och aggregationsformer. Niklas Dahrén

Organiska föreningar del 10: Vad bestämmer kokpunkten hos en förening? Niklas Dahrén

Entropi. Det är omöjligt att överföra värme från ett "kallare" till ett "varmare" system utan att samtidigt utföra arbete.

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Skrivning i termodynamik, jämvikt och biokemi, KOO081, KOO041,

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Tentamen, Termodynamik och ytkemi, KFKA01,

Nämn ett ämne som kan omvandlas till diamant a, granit b, meteoritmineral c, kol d, grafit

Repetition kemi och instuderings/övningsfrågor

Vad är vatten? Ytspänning

Tentamen i Kemi med Biokemi för K1 och Bt1 (KOO041) måndag (5 timmar)

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.1 Fasdiagram

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Prov i kemi kurs A. Atomens byggnad och periodiska systemet 2(7) Namn:... Hjälpmedel: räknedosa + tabellsamling

Tentamen i allmän och biofysikalisk kemi

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Hur mycket energi. Förbränning av fasta bränslen

Föreläsning 2. Kolväten Kapitel 3 och delar av 4. 1) Introduktion 2) Mättade kolväten 3) Omättade kolväten 4) Aromatiska föreningar

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM (KVM091 och KVM090) kl och lösningsförslag

Transkript:

Kemi och biokemi för K, Kf och Bt 2012 N molekyler V Repetition Fö2.2 Entropi är ett mått på sannolikhet W i = 1 N S = k lnw Föreläsning 2.3 Fysikaliska reaktioner 2V DS = S f S i = Nkln2 Björn Åkerman Kemi och biokemi Chalmers W f = 2 N Entropin ökar om temperaturen höjs och/eller volymen ökar Högre temperatur Större volym Andra huvudsatsen En process sker bara om universum är mer sannolikt efteråt DS tot = DS sys DS surr 0 Antingen ökar systemets entropi... DS sys 0... eller så ökar omgivningens entropi DS = C v ln (T f /T i ) nr ln (V f /V i ) DS = C p ln (T f /T i ) Konstant tryck; Inl2 DS surr 0 (eller så ökar båda) Fria energi DG = DH TDS beräknas för systemet men tar hänsyn till omgivningen S tot Fria energin G sjunker för spontan process G DS tot = DS surr DS sys > 0 DG sys = DH sys - TDS sys < 0 Mer sannolik Lägre fri energi S tot f G sys i i f Lägre energi DS tot > 0 DG sys < 0 1

Första tillämpningen av fria energin G Fysikalisk reaktion Fysikaliska och kemiska reaktioner Intermolekylär växelverkan Fasövergångar Molekylernas kinetiska energi vid temperaturen T är 3 / 2 RT = Kemisk reaktion Intramolekylära bindningar Hur vi använder DG på fasövergångar N 2 N 2 DS och DH för fasövergångar DS > 0 DH > 0 G DG < 0 DG = 0 DG > 0 N 2 S E E N 2 DG N 2 N 2 N 2 N 2 DS vap DH vap Reaktionen är spontan Reaktionen har nått jämvikt Reaktionen sker inte DS fus DS fus T q surr < 0 DH fus q surr < 0 (DS sys > 0) (DS surr < 0) Kokpunkt och smältpunkt beror av intermolekylära krafter Hexan-isomerer Kokpunkt och intermolekylära krafter Kokpunkt T b Smältpunkt T m TT b b Alkan DH vap (kj/mol) T b ( o C) Metan 8.16-161.52 Etan 14.68-88.58 Propan 18.73-42.07 n-butan 22.35-0.49 n-pentan 25.72 36.06 n-hexan 28.85 68.7 n-decan 38.75 174 T= 25 o C C 18 T b T b (rak) T b (grenad) C 5 C 15 Alkaner C n H 2n2 T m ( o C) -130 10 28 Vätebindningar London-krafter 2

Intermolekylära krafter är viktiga men kan inte förklara allt Kokpunkten: ånga och vätska i jämvikt 200 T b ( o C) 100 Alkaner C 10 H 22 Dekan PrOH G DG vap = DH vap - TDS vap 0-100 C 3 H 6 MetOH Metanol EtOH Höga T: DG vap < 0 Låga T: DG vap > 0-200 CH 4 Metan Viss T = T b : DG vap = 0 0 10 20 30 40 50 DH o vap Källa http://webbook.nist.gov/chemistry/ (kj/mol) Laboration KOO-L7 Sätt att beräkna T b : Hur jämvikten ställer in sig Jämvikts-ångtrycket ökar med ökande temperatur Viss T P ång = 0 P ång < P jvkt P ång = P jvkt Fri energin för ideal gas G = G o RTln(P ång /P o ) Fri energin för vätska G = G o värme in T = 100 o C T < 100 o C T = 25 o C (I AJ betecknas P ång bara P) Jämvikt!! P jämvikt = 1atm = 760 torr P jämvikt < 1atm P jämvikt = 23.8 torr Clausius-Clapeyron per mol DH ln P 2 /P 1 = o vap (1/T 1 1/T 2 ) R Förångning och kokning Normal kokpunkt Förångning Kokning T b = 100 o C då P ång = 1 atm P ex Kokning sker om T är så hög att P ång = omgivande lufttrycket P ex 3

Fasdiagram: grunddragen Fasdiagram för vatten Kritisk punkt Kritisk punkt Trippelpunkt Fasdiagram: Vilken effekt har T? Fasdiagram för koldioxid: sublimering T ( o C) DH vap T = T b DG vap = 0 (vid visst tryck P) CO 2 5.1atm Jämför med vatten 0.03atm q Sublimering Upplösning i vätska en andra tillämpning av DG DS och DH för upplösning 1. Fasövergångar DS sol > 0 DH sol kan vara både positiv och negativ 2. Upplösning i vätska NaCl H 2 O Na (aq) Cl - (aq) 4

Upplösning av NaCl: ett enkelt fall Upplösning av LiCl och NH 4 Cl LiCl DH sol < 0 NH 4 Cl DH sol > 0 (exoterm) (endoterm) NaCl DS sol > 0 DH sol 0 DG sol = DH sol - TDS sol TDS sol < 0 Start-temperatur DG sol = DH sol - TDS sol < 0 DG sol = DH sol - TDS sol < 0 DH sol är skillnaden mellan två stora energier DH sol = DH Lattice DH hydration LiCl NH 4 Cl Exempel på värden på DH sol Bryta < 0 bindningar Bilda > 0 bindningar DH sol < 0 Exoterm LiCl DH sol > 0 Endoterm NH 4 Cl Exempel: DH sol (NaCl) = 787 (-784) = 3 kj/mol 0 Mättnad: man kan inte lösa upp hur mycket salt som helst Hydrofoba effekten Då kolväten löses i vatten finns ett negativt bidrag till DS sol Na (aq) Cl - (aq) NaCl jämvikt Vid höga koncentrationer av salt räcker vattnet inte till för fullständig jon-hydratisering DS sol = DS kolväte DS vattnet > 0 < 0 DH sol vattnet förlorar entropi 5

Lika löser lika CCl 4 Lika löser lika LiCl H 2 O C 10 H 22 H 2 O C 10 H 22 CS 2 DG sol < 0 DG sol > 0 DG sol < 0 DS vattnet > 0 Blanda och vänta H 2 O CCl 4 /C 6 H 14 http://jchemed.chem.wisc.edu/jcesoft/cca/samples/cca2like.html Gasers löslighet : Henrys lag s s = k H P s: löslighet (mol/liter) P: partialtryck k H : Henrys konstant P 6