Kemiska reaktionsformler och beräkningar

Vad är vetenskap? Hur kan vetenskapen utvecklas?

Kemiska reaktionsformler och beräkningar
Home > Sajtkarta > Kosmos vetenskaper > Naturvetenskap > Kemiska reaktionsformler och beräkningar

Energiändringar vid reaktioner

Formler och beteckningar

Energiändringar vid reaktioner

Då vissa ämnen regagerar avges energi. Man säger i så fall att reaktionerna är exoterma. Här kommer exempel på exoterma reaktioner:

Druvsocker förbränns i kroppens cellreaktion under inverkan av syrgas:
(1) C₆H₁₂O₆ + O₂ --> CO₂ + H₂O + energi
Vätgas reagerar tillsammans med syrgas:
(2) 2H₂ + O₂ --> 2H₂O + energi
Vätgas och klorgas reagerar:
(3) H₂ + Cl₂ --> 2HCl + energi

Då vissa ämnen regagerar upptas energi. Man säger i så fall att reaktionerna är endoterma. Här kommer exempel på enodterma reaktioner:

Druvsocker bildas under inverkan av koldioxid genom vätxters fotosyntes. Solenergi behövs:
(4) energi + CO₂ + H₂O --> C₆H₁₂O₆ + O₂
Vatten sönderdelas under inverkan av likriktad elektricitet:
(5) energi + 2H₂O --> 2H₂ + O2
Elektrolys av saltsyra:
(6) energi + 2HCl --> H₂ + Cl₂

Vad händer när kemiska bindningar bryts?

Då kemiska bindningar bryts åtgår alltid energi. Så här mycket energi åtgår för att kunna bryta följande bindningar:

C - H	423 kJ / mol
O - H	464 kJ / mol
N - N	945 kJ / mol
O - O	138 kJ / mol
O = O	497 kJ / mol
C = O	803 kJ / mol
H - H	436 kJ / mol
I - I	151 kJ / mol
H - Cl	431 kJ / mol
Cl - Cl	242 kJ / mol

Vad händer när kemiska bindningar bildas?

Då kemiska kemiska reaktioner bildas frigörs alltid energi. Det frigörs exakt lika mycket energi som behövs för att bryta bindningen. Så för att skapa exempelvis 1 mol bindningar hos vätgas (H₂), frigörs 436 kJ (se tabell ovan).

Uppgift:
Räkna ut hur mycket energi som frigörs respektive åtgår i ovanstående (2), (3), (5), (6) exoterma och endoterma reaktioner:
Svar:
(2) 487     kJ frigörs för bildning av 2 mol vatten.
(3) 184     kJ frigörs för bildning av 2 mol väteklorid eller saltsyra
(5) 487     kJ åtgår
(6) 184     kJ åtgår

Reaktioners förlopp - energinivådiagram

Fall 1 fall 2
För att bindningar hos reaktanter skall kunna brytas krävs eller åtgår energi...
Bilden är tagen från okänd källa

I fall 1 och 2 åtgår energi för att få reaktionen att ske. Denna energi E_a kallas aktiveringsenergi. Kullen (E_a) representerar det hinder som måste övervinnas för att reaktionen skall kunna ske. Då kullen är passerad frigörs energi. Då energin som frigörs är större än aktiveringsenergin är reaktionen exoterm vilket gör att energi summa summarum i reaktionen frigörs. Då energin som frigörs är mindre än aktiveringsenergin är reaktionen endoterm vilket gör att energi summa summarum i reaktionen åtgår.

Entalpi

Den energimängd som finns i 1 mol av ett ämne kallas ämnets värmeinnehåll eller entalpi.

För exoterma reaktioner kan vi se att produkten eller produkternas energiinnehåll är mindre än reaktantens eller reaktanternas. Energi har alltså avgivits till omgivningen. Entalpiändringen ( delta.gif (856 bytes) H) är alltså differensen mellan produkters och reaktanters energiinnehåll. Exoterma reaktioner får då en negativ entalpiändring dvs. H < 0. Se fall 1 ovan.

Hos endoterma reaktioner är produkterna mer energirika än reaktanterna. Detta gör att differensen mellan produkters och reaktanters energiinnehåll är positiv. Entapändringen är alltså delta.gif (856 bytes) H > 0. Se fall 2 ovan.

Exoterm reaktion
H_r = H_produkter - H_reaktanter
H_r för en exoterm reaktion är alltid negativ. Se exempel för reaktion (2) och (3) ovan.
(2) H_r = - 487 kJ
(3) H_r = - 184 kJ
Endoterm reaktion
H_r = H_produkter - H_reaktanter
H_r för en endoterm reaktion är alltid positiv. Se exempel för reaktion (3) och (4) ovan.
(3) H_r = + 487 kJ
(4) H_r = + 184 kJ

Uppgift:
Teckna energinivådiagram för reaktioner 2,3,5,6 ovan.

Formler och beteckningar

	A = Z+N, där A = masstalet (antalet nukleoner) Z = protontalet (antal protoner) N = neutrontalet (antalet neutroner) l = laddning n = antal atomer i molekylen (om 2 eller fler)

Molberäkning

1 u = 1,661×10^-27 kg (1/12 av atommassan 12C)
1 mol = 6,022×10²³ (antal formelenheter - Avogadros konstant)
__________________________________________________________________________

n = m/M

n = mängden av ämnet (mol)
m = massa (g)
M = molmassan för ämnet (g/mol)
__________________________________________________________________________

c = n/V

c = lösningens koncentration (mol/dm3 eller M)
n = antalet mol av ett ämne i lösning
V = lösningens volym (dm³)
__________________________________________________________________________

pV = nRT    Gasernas allmänna tillståndsekvation

p = gasens tryck (Pa)
V = gasens volym (m³)
n = gasens mängd (mol)
R = 8,31 J×mol^-1×K^-1 (gaskonstanten)
T = temperaturen (K)

1 mbar = 100 Pa = 0,1 kPa
1 atm = 1,013×105 Pa
__________________________________________________________________________

pA + qB <----> rC + sD    Massverkans lag - för denna jämviktsekvation lyder jämviktsvillkoret:

([C]^r×[D]^s) / ([A]^p×[B]^q ) = K

[A], [B], [C] och [D], anger koncentrationerna av ett ämne när jämvikt inträtt. K är en konstant (jämviktskonstant) - specifik för denna reaktionen.
__________________________________________________________________________

Syror och baser

pH = -lg[H₃0+],    [H₃0+] = 10^-pH
pOH = -lg[OH^-],    [OH^-] = 10^-pOH

[H₃0⁺] × [OH^-] = Kw     Kw = 1 × 10^-14
pH + pOH = pKW         pKW = 14
__________________________________________________________________________

Uppdaterad 2007-02-07 //Lars Helge Swahn

Medlemskap
För att hjälpa Er själva och oss att nå våra mål - är det av största vikt att ni är medlemmar i Akademin.
Medlemskapet >>>

Prenumerera på A.I.C. kursinformation
Då får du automatiskt information om var och när vi har kurser i humanvetenskap, dvs om människans biofysiska inre dataprogram
Läs mer >>>

Vilken är din kompasskurs i livet?

Home > Sajtkarta > Kosmos vetenskaper > Naturvetenskap > Kemiska reaktionsformler och beräkningar