Chemia fizyczna- zagadnienia
Funkcje termodynam- parametr układu mający określoną wartość dla danego stanu nie zależnie od drogi na jakiej dany stan został osiągnięty: U- ener wewnętrzna, G-entalpia swobodna, H-entalipa, F-ener swobodna, S-entropia. Wielkość ekstensywna wartość zależy od ilości substancji, zwiększa się wraz ze wzrostem masy, char addytywny: Q, V, U, H wielkość intensywna nie zależą od wielkości substancji, charakteryzują jej każdą najmniejszą część np., temp ciśnienie, gęstość, stężenie
energia wewnętrzna U całkowita zawartość energi w układzie nie można określić bezwzględnego wartości, można określić sumę energi w badanych % związanych z wymianą ciepła lub sposobem pracy wprowadzony +, wydzielana- I zasada w procesach cyklicznych ener wewnętrzna układu zostaje niezmienna U=const, ukł zamknięty zmiana energii wewnętrznej jest sumą energii wymierzonej ciepła Q i pracy W ΔU=Q+W II zasada etropia ukł izolowanych wzrasta jeżeli zachodzą w nich procesy odwracalne nigdy nie maleje, wszystkie zmiany samorzutne powodują wzrost entropii i zachodzą w kierunku chaotycznego rozprzestrzeniania energii ΔScałk≥O, ΔSuk+ΔSotocz=ΔScałk≥0 III zasada w temp 0 bezwzględnych entropii wszystkich substancji krytycznych jest jednakowa i należy przyjąć że jest równa 0. ΔSo rea=∑ΔSoprod - ∑ΔSo subs
Entropia S miara swobodnego ruchu cząsteczek w układzie, rośnie ze wzrostem temp i w miarę rozpadu wiązań w cząsteczce, maleje ze wzrostem ciśnienia ΔS=Q/T J/K ΔS=0 odwracalna, ΔS>0 nieodwracalny gaz sr- duży, sp-mały, ciecz sr-średni, sp-większy, ciało stałe sr-znikoma, sp-duży ΔG<0 Δh<0, Δs>0 przemiana samorzutna, A+B->AB egzotermiczny ujemna ener produktów jest niższa od ener substratów, wydzielenie ener na zewnątrzΔG>0ΔH><0,ΔS><0przemiana wymuszona ab->A+B endotermiczna dodatnia, produkty mają wyższą energie niż substraty, różnica ener musi zostać pochłonięta przez układ z otoczenia ΔG=0 równowaga dynamiczna standar molowe entalpie swobodne tworzenia zmian entalpii O podczas syntezy 1 mola w związku chemicznym z pierw trwałych w danych warunkach entalpie tworzenia pierwiastków są równe 0 ΔGo=ΣΔGoprodu-ΣΔGosubs
termochemia badanie efektów cieplnych towarzyszące reakcjom chemicznym bada wpływ czynników na ciepło reakcji pr Hessa efekt energetyczny procesu zależy od stanu początkowego i końcowego ukł nie zależy od drogi, dotyczy procesów gdzie ener wymieniana jest na sposób ciepła lub pracy objętości kinetyka badanie szybkości reakcji chemicznych, wpływ czynników na szybkość badanie mechanizmu działania katalizatorów enzymów, etapy reakcji. Szybkość reakcji przyrost stężenia molowego produktu (ΔC prod) lub ubytek molowego substratu (ΔC subst) zachodzące w jednostce czasu Vprod=ΔCprod/Δt V subs=-ΔCsubs/Δt równanie kinetyczne szybkość reakcji jest proporcjonalna do iloczynu stężeń molowych substratów podniesionych od potęgi będących prostymi liczbami aA+ bB-> cC+dD V=k[A]n[B]m
reguła Wanthopa Podwyższenie temperatury o 10oC podwaja w przybliżeniu szybkość reakcji. rów Archaniusa k=A*e-Ea/RT A-czynnik wykładniczy Ea-ener aktywacji [k*mol-1] można wyznaczyć na podst znajomości k danej reakcji w kilku różnych temp, min ener kinet niezbędna aby zdarzenie było aktywne teoria zderzeń wyjaśnia zależność szybkości reakcji chemicznej od temp i stężenia na podst nieuporządkowanego ruchu cząstek i ich wzajemnych zderzeń Kompleks aktywny - konfiguracja pośrednia między konfiguracją początkową i końcową reakcji chemicznej
kat homogeniczny kat znajduje się w tej samej fazie co substrat, w tym samym stanie skupienia np. hydroliza kwasowa estru, kat heterogeniczny odrębna faza w stosunku do substratu kontakt kat będący ciałem stałym np. metal rod, enzym naturalny kat o skomplikowanej budowie. Kat mikroheterogeniczny silnie rozdrobniony kat autokataliza reakcja katalizowana przez jeden z produktów reakcji, wzrastająca szybkość szybkość z czasem np. reakcja szczawianu z manganianem kat ujemny (inhibitor) zwalniają szybkość procesów chemicznych
moment dipolowy: μ=q*l dipol układ 2 ładunków punktowych o różnych wartościach bezwzględnych i przeciwnych znakach oddalonych od siebie na pewną odległość l kierunek jest zgodny z osią dipola od – do +. 1D=3,33*10-30C*m
polaryzacja zmiana rozkładu ładunku do stanu wyjściowego w obecności pola elektrycznego: zewnętrznego wytworzonego przez jony atomu i cząsteczki rodzaje elektronowa μind=αel* E ulegają cząsteczki lub jony; jest efektem zaburzenia rozkładu gęstości elektronów wokół jądra atomowa μind≈E dotyczy cząsteczek wieloatomowych efektem są zmiany w geometrii cząst zmiany kątów walencyjnych i odległości pomiędzy atomami dipolowa αdip=μ2/ 3kT k- stała (1,38*10-23J*K-1)z trwałym momentem dipolowym i orientowaniem się trwałych dipoli refrakcja molowa R=(n2-1/n2-2)*m/d wielkość stałą zależy od długości fali świetlnej, addytywną sumą refrakcji atomowych i refrakcji grup atomów i wiązań, zależy od ssposobu rozmieszczeniai rodzaju wiązań między atomami
siły orientacyjne Kessona Ud-d=-A(μ21* μ22):(r6*T) wzajemne oddział na siebie trwałych dipoli efektem jest proces adsorpcji łączenie cząsteczek w trwałe agregaty siły indukcyjne Debyea Uind=-B(αμ2)/r6 wzajemne oddział między stałym dipolem cząsteczce przez niego wyidukowanym np. nietrwałe połączenia gazu szlachetnego z wodą siły dyspersyjne Udysp=-C(α1*α2)/r6 przyciąganie się szybkozmiennych dipoli, oddzial najsłabsze, powszechne pomiędzy wszystkimi cząsteczkami i atomami wiązanie wodorowe pomiędzy kowalencyjnym wiązaniem atomem wodoru i atomami silnie elektroujemnymi char kierunkowy, nasycony, decyduje o uporządkowaniu materii ożywionej organiczne tworzą asocjaty wodorowe kwasy karboksyl tworzą dimery, oddzial hydrofobowe(międzyfazowe) czynnik strukturotwórczy nie ma chartka określonych wiązań dotyczy substancji o charak amfilowym, cząstki mają fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe. Mydła tworzą micele lub diwarstwy lipidowe.
Temp wrzenia Tw ΔTw=Tw-Tw*=m’*KEB*i roztworu zawierającego substancję nie lotną jest wyższa od temp wrzenia czystego rozpuszczalnika Tw* a różnica jest proporcjonalna do stężenia molowego roztworu m’ liczba moli n do masy rozpuszczalnika m’=n/m rozp KEB=(R∙Tw*2)/(1000∙ΔHpow) Temp krzepnięcia Tk ΔTk=Tk*-Tk=m’∙KKR∙i zwierającego nielotną i nierozpusz się w stałym rozpuszczalniku substancję rozpuszczalną jest niższa od temp krzepnięcia czystego rozpuszczalnika Tk* a różnica jest proporcjonalna do stężenia molowego KKR=(R∙Tk*∙m)/1000∙ΔHtop) KEBH20=0,52 K*kg/mol KKRH2O=1,86 K*kg/mol ciśnienie osmotyczne wielkość koligatywna zależy od liczby elektronów nieciągłości materii w określonej objętości roztworu π=Cm∙R∙Tk∙n n=ms/m
ELEKTROLIZA wodne na katodzie za gliniem normalnie, przed glinem: kawśne 2H++2e- ->H2, zasadowe 2H2O + 2e- -> H2 + 2OH- na anodzie beztlenowy normalnie, tlenowe: zasadowe 4OH- -> O2 + 2H2O + 4e-, kwaśne 2H2O -> O2 +4H++4e- stopione np. CuCl2 -> Cu2++2Cl- Katoda: Cu2++2e- -> Cuo, Anoda: 2Cl—2e- ->Cl2o Anoda przed wodorem, utlenianie, o niższym potencjale (-) mniejsza-e- -> większa Katoda za wodorem, redukcja, o wyższym potencjale, (+) większa+e- ->mniejsza Stężeniowe identyczne metale różniące się natężenie Daniellego Zn0│Zn+2║Cu+2│Cu0 Leclanego Zn│NH4Cl│MnO2,C Volty Zn│ H2SO4│ Cu ujemna cynkowa, dodatnia miedziana wodorowa płytka platynowa zanurzona w roztworze zawierającym jony wodorowe, płytka pokryta czernią platynową Pt,H2│H+ U=SEM proces ulega zahamowaniu, U
Hydroliza Faradaya m=kIt=(M/nF)Q=(MIt)/(nF), k=Mmol/nF
SP Liniowa AX2 np. BeCl2, SP2 trójkątna płaska AX3 np. BF3, kątowa AX2E np. SO2 SP3 tetraedryczna AX4 np. CH4, piramida trygonalna AX3E np. NH3, kątowa AX2E2 np. H2O, DSP3 bipiramida trygonalna AX5 POCl5,
polaryzacja atomu polega na: zmianie kątów walencyjnych i odległości atomowych w cząsteczce wieloatomowej. polaryzowalności md cząsteczki możemy wyznaczyć graficznie z zależności polaryzacji od odwrotności temp: przenikalność dialektyczna i gęstośćpolaryzacja całkowita cząsteczki jest: liniową funkcją odwrotności temp.wbodp siły orientacyjne są: wprost proporcjonalne do temp bodp oddziaływanie dyspersyjne: są oddziaływaniem specyficznym w skraplaniu helu biorą udział oddział: siły dyspersyjne wbodp md cząsteczki: sumą algebraiczną momentów dipolowych wszystkich wiązań w cząsteczce Md cząsteczki: jest sumą algebraiczną momentów dipolowych wszystkich wiązań w cząsteczce. trwały md posiada μ=0: wszystkie wymienione oraz 1,4dichlorobenzen najwyższy trwały md: 1,2difluorobenzen strukturę II rzędowych białek tworzą: wiązania wodorowe warunkiem samorzutnego przebiegu reakcji jest: ΔG<0 w ukł zamkniętym: Δg=ΔH-TΔS izolowany jest to: układ nie wymieniający energii z otoczeniem żaden sposób znajduje się stanie równowagi: energia wewnętrzna ukła: termodynamiczną funkcją stanu a jej zmiana zależy od drogi przemiany.czy możliwy samorzutny przebieg rakcji br2+2cl->2Br-+Cl2: nie bo reakcja nie spełnia warunków samorzutności. potencjał elektrody cynkowej w tworzeniu jonów potencjałotwórczych o stężeniu 0,001mol/dm wynosi: -0,849V.
zmiana ukł entalpii jest: równa ciepłu przemiany dla warunków izobarycznych H=Qp wskaż entalpie procesu 2Cl2+2H2O->4HCl+O2: 119kJ/mol entalpia reakcji Al2Cl3+6Na >2Al+6NaCl. Oblicz ciepło tworzenia: -664kJ/mol entropia jest to: miara nieuporządkowanie materii oblicz entalpie parowania wody: 44kJ/mol oblicz entalpie skraplania wody: 88kJ/mol ob. standardowe entalpie tworzenia acetonu: 226kJ/mol. entalpia tworzenia benzenu: 80,74kJ/mol ciepło tworzenia CO2 H=-393,5 wynikaz z tego że: w czasie powstawania CO2 ener wewnę ukł zmniejsza się o wartość 393,5 oblicz stałą równowagi reakcji przebiegającej w temp 20C ΔG=-80: 1,15 a w 25C ΔG=-84: 1.03 czy reakcja H2+S->H2S jest samorzutna czy wymuszona: w każdej temp samorzutna. Atomy nie mogą występować w stanie zbudzonym: F Z=9 w którym ze związków atom centralny nie występuje w stanie wzbudzonym: BF3, O, NH3 wskaż procesy które zachodzą podczas pracy ogniwa niklowo-srebrowego: kta 2Ag++2e->2Ag ano: Ni->Ni2++2e podczas pracy ogniwa cynkowo-srebrowego masa elektrody srebrnej zmieniła się o 10,8mg masa elektrody cynkowej: zmalała o 3,25mg. cząst CBr4 i CCl4 ma kształt: tetraedru atom centralny występuje w stanie hybrydyzacji sp3 w: CHCl3, CH2Cl3, CCl4 oraz w BCl3, C2H2Cl2, C2H4szybkość rekacji wyraża się: ilorazem zmiany stężenia reagentów i czasu w którym ta zmiana nastąpiła.