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Zusammenfassung Säure und Basen
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Probe: 22.12.22 17.11.22Thermodynamik, Säure und Basen
Lernziele Chemieprobe II
Sie berücksichtigen, dass Energie eine Erhaltungsgrösse ist, kennen Energieformen und die Bedeutung der
Systemdefinition im Zusammenhang mit Energieumsatz bei chemischen Reaktionen.
Energie geht weder verloren noch entsteht es; eigener Kreislauf, System.
- Form: Wärme, Knall, Licht.
Sie verstehen Entropie als Mass dafür, wie verteilt (und damit wie wahrscheinlich) Energie in einem System
auftritt (Prinzip der Wahrscheinlichkeit). Dieses Verständnis können Sie auf beschriebene Situationen
anwenden.
Definition Entropie: Mass für die Wahrscheinlichkeit eines Stoffsystems. Wechsel von einem Zustand, in dem
die Atome wenige Möglichkeiten haben sich anzuordnen, zu einem Zustand, in dem es mehr hat.
Zeichen = ∆ S Einheit: J/K * mol
∆ S > 0 Zunahme Entropie ∆ S < 0 Abnahme
der Entropie
Definition Enthalpie: Beschreibt die vorhandene Energie und wird dann verwendet, wenn die Reaktion
isotherm und isobar verläuft, d.h. wenn Temperatur und Druck konstant bleiben und somit vor und nach der
Reaktion gleich sind Reaktionsenthalpie (wenn dies nicht der Fall ist -> Reaktionsenergie).
Zeichen =
Sie bringen die Freiwilligkeit von chemischen Prozessen in Verbindung mit Enthalpie und Entropie (Prinzip des
Energieminimums vs. Prinzip der Wahrscheinlichkeit). Sie können Ihr Wissen auf Beispielversuche anwenden.
Entropie günstig, wenn von wenig Anordnungsmöglichkeiten viele Anordnungsmöglichkeiten. ∆ S möglichst
positiv.
z.B. von Wasser Gas.
Enthalpie günstig (beim Edukt höhere Energie (z.B. je polarer Molekül, stabiler, je weniger Energie) vorhanden
als beim Produkt) -> Reaktion läuft freiwillig ab und vice versa.
Wenn Enthalpie und Entropie günstig Reaktion läuft
freiwillig ab.
Wenn Enthalpie und Entropie ungünstig Reaktion
laufen nie freiwillig ab.
(Wenn nur die Entropie günstig ist, dann laufen die
Reaktionen nur bei hohen Temperaturen ab, wenn nur die
Enthalpie günstig ist, laufen die Reaktionen nur bei tiefen Freiwillig ablaufende exotherme
Temperaturen ab.) Reaktion -> Prinzip von Energieminimum
(gilt nicht bei endothermen Reaktionen)
, Probe: 22.12.22 17.11.22
Thermodynamik, Säure und Basen
Reaktionsverlauf mit freiwilliger Reaktion: abgeschlossenes System +
- Austausch der Reaktionsenthalpie ∆ H zwischen System und Umgebung, um die Temperatur konstant
zu halten.
- Vergrösserung oder Verkleinerung des Systemvolumens, um den Druck nicht zu verändern, damit die
Reaktion isobar verläuft.
Läuft eine Reaktion ab, ohne dass ständig Energie zugeführt wird, kann sie in der Regel als freiwillig
angesehen werden.
Sie können die Beziehung der Freien Enthalpie (Gibbs-Helmholtz-Gleichung) zu Enthalpie und Entropie
verwenden, um Voraussagen zur Freiwilligkeit von chemischen Reaktionen zu machen (die Gleichung ist auf
der Probe gegeben).
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: ∆ G=∆ H−T∗∆ S
∆ G : Freie Enthalpie; die Energie, die bei einer chemischen Reaktion zur Verrichtung von Arbeit zur Verfügung
∆ G < 0 Reaktion verläuft freiwillig: exergonische Reaktion∆ G = 0 Es
findet keine Reaktion statt∆ G > 0 Reaktion unfreiwillig, endergonische
Reaktion; Reaktion kann ablaufen, wenn ständig Energie zugeführt wird.
steht. Eine Reaktion läuft dann freiwillig ab, wenn ∆ G ein negatives Vorzeichen erhält. Einheit: J, kJ
à 4 Reaktionstypen:
- Typ I: Reaktionen, die immer freiwillig verlaufen: ∆ H < 0, ∆ S > 0
- Typ II: Reaktionen, die nie freiwillig verlaufen: ∆ H > 0, ∆ S < 0
- Typ III: Reaktionen, die nur bei tiefen Temperaturen freiwillig verlaufen: ∆ H < 0, ∆ S < 0
- Typ IV: Reaktionen, die nur bei hohen Temperaturen freiwillig verlaufen: ∆ H > 0, ∆ S > 0
Sie beschreiben das dynamische Gleichgewicht auf Stoff- und Teilchenebene.
Dynamisch ist es, wenn zwei Reaktionen, nach links und nach rechts gleich schnell laufen. Links und rechts
muss aber nicht gleich «schwer» sein.
Es reagieren gleich viel Teilchen der Edukte und der Produkte. --> chemisches Gleichgewicht
- Stoffebene: Keine Reaktion sichtbar, da sich die Konzentrationen der Edukte und Produkte nicht mehr
ändern.
- Teilchenebene: Hin- und Rückreaktion findet statt. Die Konzentrationen der Edukte und der Produkte
im Gleichgewichtszustand müssen nicht unbedingt gleich gross sein.
- Produktkonzentrationen höher
als Eduktkonzentrationen -->
"Gleichgewicht liegt rechts"
und umgekehrt.
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