אנרגיה בקצב הכימיה הוראת פרק ב וייסלברג & כרמי

בספר נתונים הטמפרטורה מתייחסת לטמפרטורת החדר 298K אנתלפיה תקנית ∆HO השינוי באנתלפיה כאשר החומרים במצב תקני נקרא : שינוי אנתלפיה תקנית ומסומן כך : ∆HO מתייחסים לחומרים גזים הנמצאים בלחץ של 1 אטמוספרה ,ותמיסות המצויות בריכוז 1M . בספר נתונים הטמפרטורה מתייחסת לטמפרטורת החדר 298K וייסלברג & כרמי

פרק ב - תכנים חישוב השינוי באנתלפיה תקנית חוק הס באופן ניסויי חוק הס 2. שינויים במצבי צבירה 3. אנתלפיות קשר 4. אנתלפיות אטומיזציה 5. אנתלפיית התהוות 6. אנתלפיות שריפה (העשרה) וייסלברג & כרמי

חוק הס אם נוכל לחבר, לחסר או להכפיל ניסוחים של תגובות נתונות, אם נוכל לחבר, לחסר או להכפיל ניסוחים של תגובות נתונות, כדי לקבל ניסוח של תגובה חדשה מבוקשת, הרי שצריך לבצע את אותן פעולות חשבון עם ערכי ∆HO של אותן תגובות כדי לקבל את ערכו של ∆HO עבור התגובה המבוקשת. ניתן לנסח זאת גם באופן הבא: ההפרש באנתלפיית התגובה הוא קבוע ואינו תלוי במספר השלבים בהם התגובה מתבצעת. וייסלברג & כרמי

שינויי אנתלפיה במהלך שינויים במצבי צבירה תהליכי היתוך H2O(S) H2O(l) אנתלפיית היתוך ΔH0m : השינוי באנתלפיה המלווה הפיכת מול מוצק למול נוזל. בדרך כלל נמדד שינוי אנתלפיה זה בטמפרטורה בה המוצק ניתך . תהליכי אידוי:H2O(l) H2O(g) אנתלפיית אידוי ΔH0b : השינוי באנתלפיה המלווה הפיכת מול נוזל למול גז . בדרך כלל נמדד שינוי האנתלפיה בטמפרטורה בה הנוזל רותח נתונים של אנתלפיות אידוי בטמפרטורות שונות. וייסלברג & כרמי

הצגה גרפית O(g)+2H(g) אנרגיה פנימית kJ H2O(g) H2O(l) H2O(S)

השקית המפתיעה (ניסוי 3 ) אקסו/אנדו יצירה/פירוק רלוואנטיות א. שפעול (אנטרופיה) וייסלברג & כרמי

ניסוי שקית החימום רמת הבנה מאקרוסקופית מיקרוסקופית תמיסה רוויה ביתר יוני נתרן ויוני אצטאט מולקולות מים; קבלת תוצר מוצק. סמל Na+(aq) + CH3CO2-(aq)  NaCH3CO2(s) תהליך כיפוף הדסקית העניק אנרגיה התחלתית להתחלת תגובת השיקוע או יצרה מרכז גיבוש ראשוני. כתוצאה מכך התרחש תהליך אקסותרמי בו נפלטה אנרגיה אל הסביבה. וייסלברג & כרמי

אנתלפיית התהוות אנתלפיית התהוות , תקנית , ΔH0f עמ' 39 – 51 ספר נתונים השינוי באנתלפייה במהלך ההתהוות של 1 מול חומר מהיסודות המרכיבים אותו כאשר הם במצב תקני. לדגמה: C(S) + 1/2 O2(g) CO(g) ΔH0f = -110.5kJ N2(g) + 3/2 H2(g)  NH3(g) ΔH0 = - 46 kJ 1/2 אנתלפיית ההתהוות התקנית של יסודות במצב תקני שווה לאפס, ולכן זו יכולה להוות נקודת ייחוס לתרכובות המורכבות מאותם יסודות

תרגיל בוצעו התגובות בהן נוצרות 2 התרכובות מהיסודות במצב תקני ונמדדו שינויי האנתלפיה: C(S) + 1/2 O2(g) CO(g) ΔH0f = -110.5kJ C(S) + O2(g) CO2(g) ΔH0f = -393 kJ ניתן לחשב את שינוי האנתלפיה בתגובה הבאה על פי חוק הס: CO(g) + 1/2O2(g)  CO2(g) ΔHo=?

הצגה גרפית

אנתלפיית התהוות נוכל גם למצוא את השינוי באנתלפיה התקנית של התגובה , על ידי הצבה בנוסחה: ΔH0f1 ΔH = ∑ΔH0f2 -∑ H02 האנתלפיה של התוצרים יחסית ליסודות . כלומר, סכום אנתלפיות ההתהוות של התוצרים H01 האנתלפיה של המגיבים יחסית ליסודות .כלומר, סכום אנתלפיות ההתהוות של המגיבים CO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g) ΔH0= ∑ΔH0f2 -∑ ΔH0f1=-393 – (-110.5)= -282.5 kJ

אנתלפיית התהוות אנתלפיית התהוות , תקנית , ΔH0f השינוי באנתלפייה במהלך ההתהוות של 1 מול חומר מהיסודות המרכיבים אותו כאשר הם במצב תקני. ΔH0f kJ בטמפרטורה של 250C התרכובת ניסוח התגובה ליצירת התרכובת המתאימה -285.8 H2O(l) H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) -393.5 CO2 (g) C (S) + O2(g) CO2 (g) -74.8 CH4 (g) C (S) + 2H2(g) CH4 (g)

ΔH0f1 ΔH = ∑ΔH0f2 -∑ ΔH0= +74.8kJ  C (S) + 2H2(g) CH4 (g) בהסתמך על הנתונים הנ"ל , ניתן לחשב את השינוי באנתלפיית התגובה הבאה: 2H2O(l) + CO2 (g)  2O2(g) + CH4 (g) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ΔH0=2x(-285.8)kJ ΔH 0 =-393.5kJ C (S) + O2(g) CO2 (g) ΔH0= +74.8kJ  C (S) + 2H2(g) CH4 (g) kJ890.3 - = ΔH0 2H2O(l) + CO2 (g)  2O2(g) + CH4 (g) נוכל גם למצוא את השינוי באנתלפיה התקנית של התגובה , על ידי הצבה בנוסחה: ΔH0f1 ΔH = ∑ΔH0f2 -∑ ΔH0 = 2x(-285.8) kJ + (-393.5) kJ –(-74.8) kJ = -890.3kJ

אנתלפיית שריפה תגובה כימית , אשר במהלכה מגיב חומר עם חמצן, נקראת תגובת שריפה H0c Δ , אנתלפיית שריפה היא אנתלפיית השריפה של מול חומר בתנאים תקניים בטמפרטורה של 250 C . כלומר , זו האנרגיה הנפלטת במהלך שריפת 1 מול חומר. תוצרי השריפה של תרכובת המכילה פחמן ומימן (וגם חמצן) הם : H2O(l) ו- CO2 (g) . תגובות שריפה של תרכובות פחמן משמשות להפקת אנרגיה כלומר – ΔH0 <0 לדגמה: C3H8(g) + 5O2(g)  3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH0=-2220kJ

לסכום פרקים א,ב עמוד 77 בשני מיכלים העשויים קלקר עבה נתונה כמות זהה של חנקן נוזלי N2(l) המצוי בטמפרטורת הרתיחה שלו, -196ºC. למיכל אחד A הוסיפו 10 מ"ל מים בטמפרטורה של 95ºC למיכל שני B הוסיפו 42 מ"ל מי קרח המצויים בטמפרטורה של 0ºC. כתוצאה מהוספת המים לשני המיכלים נפלט חנקן גזי. נמדדה מסת החנקן הנוזלי בתום הניסוי ונמצא כי המסה של החנקן הנוזלי אשר נותרה במיכל B קטנה ממסת החנקן הנוזלי שנותר במיכל A. 1. באיזה מהחומרים יש לחלקיקים אנרגיה קינטית ממוצעת גבוהה יותר: למים שהוכנסו למיכל A או למים שהוכנסו למיכל B ? נמקו. 2. מהו התהליך שעבר החנקן הנוזלי בכלי A? ובכלי B? ענו תוך שימוש בארבע רמות ההבנה בכימיה. 3. מהי המערכת ומהי הסביבה בכל אחד מהמקרים? 4. מהם מעברי האנרגיה שהתקיימו בכל אחד מהמיכלים? 5. על סמך תוצאות הניסוי לאיזה נוזל יש אנרגיה פנימית גדולה יותר: ל-10 מ"ל מים כמעט רותחים או ל-42 מ"ל קרח? הסבירו. מהם ההנחות שיש לעשות על מנת לענות על שאלה זו. וייסלברג & כרמי

חשבו את אנתלפיית האידוי של החנקן אם ידוע כי במהלך אידויו עברו 10kJ והתקבלו 40 ליטר חנקן גזי בתנאי S.T.P . וייסלברג & כרמי

שאלות לפרקים א-ב נתונים שלשה כלים: כלי A ובו 1 ליטר מים בטמפרטורה של 30°C כלי B ובו 0.5 ליטר מים בטמפרטורה של 0°C 6 כלי C ובו 0.5 ליטר מים בטמפרטורה של 0°C 3 רשום ליד כל היגד נכון / לא נכון . אם ההיגד אינו נכון נמק מדוע האנרגיה הפנימית של כלי C שווה לאנרגיה הפנימית של כלי A. 2. מולקולות המים בכלי B נעות מהר יותר מאשר מולקולות המים בכלי C. 3. האנרגיה הפנימית בכלי A גדולה מהאנרגיה הפנימית בכלי C. 4. כאשר נערבב את המים מהכלים B ו-C נקבל מים בטמפרטורה של 0°C 9 וייסלברג & כרמי

חידה המבוססת על פרק א בחדר א יש 3 מתגים חשמליים המסומנים ב: 1,2,3. בחדר ב יש 3 נורות המסומנות ב: א,ב,ג אשר מחוברות למתגים שבחדר א. עליכם לקבוע איזה מתג מחובר לאיזו נורה. כיצד תקבעו זאת?מותר להדליק מתגים, ולעבור לחדר השני פעם אחת בלבד. וייסלברג & כרמי