Her er kapitel A2, Termodynamik, samlet på én side. Sæt flueben ved det, du kan. Er du i tvivl, så åbn Kort sagt, eller læs afsnittet igen.
A2.1 Energi og entalpi
Det skal du kunne
- forklare forskellen på et system og dets omgivelser
- forklare, hvad entalpi og tilvæksten i entalpi er
- afgøre ud fra fortegnet på ΔH, om en reaktion er exoterm eller endoterm
- aflæse et entalpidiagram
- regne ΔH om, når reaktionsskemaet vendes eller ganges med et tal
- beregne ΔH ud fra en måling af temperaturen i et kalorimeter
- Systemet er de stoffer, der reagerer. Omgivelserne er alt det andet.
- Entalpien, H, er den energi, systemet kan udveksle som varme ved konstant tryk.
- ΔH er slutværdien minus startværdien. Den er negativ for en exoterm reaktion og positiv for en endoterm.
- ΔH hører til reaktionsskemaet. Vendes skemaet, skifter ΔH fortegn. Ganges skemaet med et tal, ganges ΔH med det samme tal.
- I et kalorimeter findes varmen med q = m · c · ΔT, og ΔH = −q / n.
A2.2 Standardentalpi og Hess’ lov
Det skal du kunne
- forklare, hvad standardtilstanden er
- slå standardentalpier op i en tabel
- beregne ΔH⊖ for en reaktion ud fra tabelværdier og vise, hvilke tal der hører til hvilke stoffer
- kommentere resultatet i forhold til reaktionsskemaet
- bruge Hess’ lov til at finde ΔH for en reaktion ud fra andre reaktioner
- Standardtilstanden er 1 bar for gasser, 1 M for opløste stoffer og det rene stof for faste stoffer og væsker.
- Standardtegnet ⊖ viser, at en størrelse gælder ved standardtilstand. Det skrives også som et gradtegn.
- Et grundstof i sin mest stabile form har H⊖ = 0.
- ΔH⊖ for en reaktion er summen af produkternes standardentalpier minus summen af reaktanternes, hver ganget med sin koefficient.
- Hess’ lov siger, at ΔH er uafhængig af vejen. Reaktionsskemaer og deres ΔH kan derfor lægges sammen.
A2.3 Entropi
Det skal du kunne
- forklare, hvad entropi er et mål for
- sammenligne entropien for faste stoffer, væsker og gasser
- forudsige fortegnet på ΔS⊖ ud fra reaktionsskemaet
- beregne ΔS⊖ for en reaktion ud fra tabelværdier
- kommentere resultatet i forhold til reaktionsskemaet og tilstandsformerne
- Entropi, S, er et mål for, hvor spredt stof og energi er. Enheden er J/(mol · K).
- Gasser har meget større entropi end væsker og faste stoffer.
- ΔS⊖ er summen af produkternes standardentropier minus summen af reaktanternes.
- Dannes der flere gasmolekyler, end der bruges, er ΔS⊖ positiv. Bliver der færre, er den negativ.
- En reaktion kan kun forløbe af sig selv, hvis den samlede entropi i systemet og omgivelserne stiger.
A2.4 Gibbs-energi
Det skal du kunne
- forklare, hvad en spontan reaktion er
- beregne ΔG⊖ ud fra ΔH⊖, ΔS⊖ og temperaturen
- beregne ΔG⊖ ved 25 °C ud fra tabelværdier
- afgøre ud fra fortegnet på ΔG⊖, om en reaktion er spontan ved standardtilstand
- forudsige ud fra fortegnene på ΔH⊖ og ΔS⊖, hvad temperaturen betyder
- beregne den temperatur, hvor ΔG⊖ skifter fortegn
- En spontan reaktion kan forløbe af sig selv. Det siger ikke noget om, hvor hurtigt den går.
- Tilvæksten i Gibbs-energi er ΔG⊖ = ΔH⊖ − T · ΔS⊖.
- Er ΔG negativ, er reaktionen spontan mod højre. Er den positiv, er den modsatte reaktion spontan.
- Har ΔH⊖ og ΔS⊖ samme fortegn, afgør temperaturen, om reaktionen er spontan.
- Fortegnet skifter ved T = ΔH⊖ / ΔS⊖.
- Ved 25 °C kan ΔG⊖ også beregnes ud fra tabelværdierne for G⊖.
A2.5 Gibbs-energi og ligevægt
Det skal du kunne
- beregne ΔG for en blanding, der ikke er ved standardtilstand
- afgøre ud fra fortegnet på ΔG, hvilken vej en reaktion forløber
- forklare, hvorfor ΔG = 0 ved ligevægt
- beregne ligevægtskonstanten ud fra ΔG⊖
- beregne ΔG⊖ ud fra ligevægtskonstanten
- skelne mellem ΔG og ΔG⊖
- For en blanding, der ikke er ved standardtilstand, er ΔG = ΔG⊖ + R · T · ln Y.
- Er ΔG negativ, forløber reaktionen mod højre. Er den positiv, forløber reaktionen mod venstre.
- Ved ligevægt er ΔG = 0 og Y = K. Derfor er ΔG⊖ = −R · T · ln K.
- En negativ ΔG⊖ giver K større end 1. En positiv ΔG⊖ giver K mindre end 1.
- Formlen giver ligevægtskonstanten som et tal. Enheden findes af ligevægtsloven.
A2.6 Ligevægtskonstanten og temperaturen
Det skal du kunne
- beregne ligevægtskonstanten ved en bestemt temperatur ud fra ΔH⊖ og ΔS⊖
- forklare, hvorfor en graf over ln K som funktion af 1/T er en ret linje
- bestemme ΔH⊖ og ΔS⊖ ud fra linjens hældning og skæring
- afgøre ud fra grafen, om en reaktion er exoterm eller endoterm
- bestemme ΔH⊖ og ΔS⊖ ud fra en graf over ΔG⊖ som funktion af T
- bruge en forskrift til at beregne ligevægtskonstanten ved en ny temperatur
- Van ’t Hoff-ligningen er ln K = −ΔH⊖ / R · 1/T + ΔS⊖ / R.
- En graf over ln K som funktion af 1/T er en ret linje med hældningen −ΔH⊖ / R og skæringen ΔS⊖ / R.
- En linje, der falder mod højre, hører til en endoterm reaktion. En linje, der stiger mod højre, hører til en exoterm.
- En graf over ΔG⊖ som funktion af T er en ret linje med hældningen −ΔS⊖ og skæringen ΔH⊖.
- Beregningerne antager, at ΔH⊖ og ΔS⊖ ikke afhænger af temperaturen.