Reaktiossa sitoutuva ja vapautuva energia

Kemiallisen reaktion tapahtuessa lähtöaineet muuttuvat reaktiotuotteiksi. Tähän liittyy aina energiamuutoksia.
Jos reaktiossa
  • vapautuu energiaa esim lämpönä, on reaktio eksoterminen (palaminen, jähmettyminen, tiivistyminen, härmistyminen).
  • sitoutuu energiaa esim ympäristöstä, on reaktio endoterminen (sulaminen, höyrystyminen, sublimoituminen)

Jotta kemiallinen reaktio tapahtuisi, täytyy lähdöaineiden sidosten katketa ja reaktiotuotteiden sidosten muodostua.
  • Sidosten katkeamiseen tarvitaan aina energiaa. Se on endoterminen vaihe eli energiaa sitova.
  • Uusien sidosten muodostumisessa (reaktiotuotteet) vapautuu aina energiaa eli tämä on eksoterminen vaihe.
  • Kemiallisen reaktion kokonaisenergiamuutos on näiden kahden vaiheen summa

Kemiallisten reaktioiden energiamuutoksia kuvataan entalpian muutoksella, josta käytetään merkintää [[$\Delta H$]].
Entalpia, H kuvaa aineen sisäenergiaa tietyssä paineessa. Sisäenergia koostuu sidosten potentiaalienergiasta ja hiukkasten liike-energiasta.

[[$\Delta H:n\ yksikkö\ on\ \frac{kJ}{mol}$]]

[[$reaktion\ entalpiamuutoksella\ \Delta H\ tarkoitetaan\ reaktiotuotteiden\ ja\ lähtöaineiden\ entalpia-arvojen\ erotusta$]]
[[$eli\ \Delta H\left(reaktio\right)=H\left(reaktiotuotteet\right)-H\left(lähtöaineet\right)$]]

[[$Eksotermiselle\ reaktiolle\ \Delta H<0\ ja\ endotermiselle\ \Delta H>0$]]

Reaktion kulkua kuvataan energiakaaviolla, joissa aktivoitumisenergia Ea on pienin energiamäärä, joka tarvitaan reaktion tapahtumiseen (lähtöaineiden sidosten rikkomiseen).

Energiakuvaajat:


Entalpiamuutosten määrittäminen kokeellisesti
  • Onnistuu kalorimetrissä, joka on ympäristöstään hyvin eristetty astia, jossa reaktio tapahtuu
  • Kalomimetrissä on lämpömittari, jonka avulla saadaan mitattua reaktiossa tapahtuva lämpötilan muutos
  • Kun reaktio tapahtuu vesiliuoksessa ja aine liuotetaan veteen kalorimetrissä, lasketaan reaktioentalpia seuraavasti:
    • [[$Q=cm\Delta T{,}\ jossa$]]
    • c on veden ominaislämpökapasiteetti [[$c=4{,}19\ \frac{kJ}{kg\cdot K}$]], m on veden massa (kg) ja [[$\Delta T\ on\ lämpötilan\ muutos\ \left(kelvineinä\ K\right)$]]
    • [[$jos\ \Delta T>0\ niin\ lämpöä\ vapautuu\ eli\ reaktio\ on\ eksoter\min en\ \ \Rightarrow\Delta H=-Q$]]
      [[$Endotermiselle\ reaktiolle\ \Delta T<0\ ja\ \Delta H=Q$]]


Oppikirjan tehtäviä: 28 - 35, 
Kotitehtävät: 35, 37 ja 43
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.