1. Introducció a la Termodinàmica i Principis Bàsics
Flashcards
- Què estudia la termodinàmica?
- Els canvis d'energia que es produeixen en els processos físics i químics.
- Quina diferència hi ha entre una reacció exotèrmica i una endotèrmica pel que fa a la calor?
- L'exotèrmica desprèn energia en forma de calor, mentre que l'endotèrmica l'absorbeix.
- Què caracteritza les reaccions fotoquímiques?
- Emeten o absorbeixen energia en forma de llum i no de calor.
- Quines són les dues fases principals d'una reacció química quant a energia?
- Primer el trencament d'enllaços dels reactius que absorbeix energia, i segon la formació d'enllaços dels productes que desprèn energia.
Preguntes tipus test
- Què estudia principalment la termodinàmica?
- a) Els canvis d'energia en els processos físics i químics
- b) La velocitat amb la qual transcorren les reaccions
- c) La composició atòmica de les substàncies purament sòlides
- d) La quantitat de molècules que formen un gas ideal
Resposta: a) Els canvis d'energia en els processos físics i químics. La termodinàmica es defineix exactament com la ciència que s'encarga d'estudiar els canvis d'energia que es produeixen tant en processos físics com químics.
- Quin tipus de reaccions emeten o absorbeixen energia en forma de llum i no de calor?
- a) Reaccions exotèrmiques
- b) Reaccions endotèrmiques
- c) Reaccions fotoquímiques
- d) Reaccions termodinàmiques
Resposta: c) Reaccions fotoquímiques. Les reaccions fotoquímiques es caracteritzen específicament per emetre o absorbir energia en forma de llum i no de calor.
- Quina de les següents etapes d'una reacció química absorbeix energia?
- a) La formació dels enllaços dels productes
- b) El trencament dels enllaços dels reactius
- c) La condensació de les molècules lliures
- d) La cristal·lització dels compostos iònics
Resposta: b) El trencament dels enllaços dels reactius. El trencament dels enllaços dels reactius requereix una aportació d'energia, coneguda com a energia d'activació.
2. Concepte d'Entalpia i Tipus d'Entalpies Estàndard
Flashcards
- Què és la termodinàmica?
- La ciència que estudia els canvis d'energia que es produeixen en els processos físics i químics.
- Quina diferència hi ha entre una reacció exotèrmica i una endotèrmica pel que fa a la calor?
- Les exotèrmiques desprenen energia en forma de calor i les endotèrmiques l'absorbeixen.
- Com es defineix l'entalpia en un procés químic a pressió constant?
- Com el flux de calor intercanviat quan l'únic treball és de pressió-volum.
- Què indica un signe positiu en la variació d'entalpia?
- Indica que la reacció és endotèrmica.
Preguntes tipus test
- Què representa l'entalpia en un procés químic a pressió constant?
- a) El flux de calor intercanviat
- b) La variació de la temperatura
- c) El treball total realitzat
- d) L'energia cinètica de les molècules
Resposta: a) El flux de calor intercanviat. L'entalpia es defineix específicament com el flux de calor en els processos químics efectuats a pressió constant quan l'únic treball és de pressió-volum.
- Quina condició s'ha de complir perquè la variació d'entalpia sigui igual a la variació d'energia interna en una reacció?
- a) Que la pressió sigui constant
- b) Que la variació de mols de gas sigui zero
- c) Que la temperatura variï constantment
- d) Que només intervinguin gasos ideals
Resposta: b) Que la variació de mols de gas sigui zero. Quan la variació de mols de gas entre reactius i productes és zero, o quan només intervenen sòlids i líquids, es compleix que l'entalpia és igual a l'energia interna.
- Com es defineix l'estat estàndard d'una substància segons la termodinàmica?
- a) A 0 K i 1 atm de pressió
- b) La seva forma física més estable a 298 K i 1,101 per 10 a la 5 Pa
- c) Qualsevol estat a una temperatura ambient de 25 graus Celsius
- d) En estat exclusivament gasós a pressió atmosfèrica
Resposta: b) La seva forma física més estable a 298 K i 1,101 per 10 a la 5 Pa. L'estat estàndard es considera com la forma física més estable de l'element o compost a 298 K i 1,101 per 10 a la 5 Pa.
3. Llei de Hess i Càlcul d'Entalpies de Reacció
Flashcards
- Què estableix la Llei de Hess respecte a l'entalpia d'una reacció?
- La variació d'entalpia a pressió constant és la mateixa tant si es fa en una sola etapa com en diverses.
- Quina propietat matemàtica de l'entalpia justifica la Llei de Hess?
- És una funció d'estat i el seu valor depèn només dels estats inicial i final, no del camí seguit.
- Què li ocorre al signe de l'entalpia si s'inverteix una reacció química?
- Es canvia el signe de la seva entalpia.
- Com varia l'entalpia si una equació es multiplica per un factor n?
- La seva entalpia es multiplica pel mateix factor n.
Preguntes tipus test
- Quina característica de l'entalpia permet l'aplicació de la Llei de Hess?
- a) És una propietat extensiva depenent de la massa.
- b) És una funció d'estat que depèn només dels estats inicial i final.
- c) És constant independentment de la pressió i la temperatura.
- d) És igual a l'energia interna en qualsevol circumstància.
Resposta: b) És una funció d'estat que depèn només dels estats inicial i final.. L'entalpia és una funció d'estat, la qual cosa significa que la seva variació en un procés químic depèn exclusivament dels estats inicial i final, i mai del camí seguit.
- Què li succeeix al signe de l'entalpia d'una reacció química si s'inverteix el sentit d'aquesta?
- a) S'inverteix el signe, passant de positiu a negatiu o viceversa.
- b) Es manté exactament igual perquè no depèn de la direcció.
- c) Es divideix entre el nombre de mols totals de la reacció.
- d) Es multiplica per dos per compensar el canvi de reactius a productes.
Resposta: a) S'inverteix el signe, passant de positiu a negatiu o viceversa.. En invertir una equació química, el procés passa a ser l'invers, per la qual cosa el bescanvi tèrmic s'inverteix i s'ha de canviar el signe del valor de l'entalpia.
- Com es calcula l'entalpia estàndard de reacció a partir de les entalpies estàndards de formació?
- a) Sumant les entalpies dels reactius i restant les dels productes.
- b) Multiplicant totes les entalpies de formació dels productes i reactius.
- c) Restant la suma de les entalpies dels reactius a la suma de les dels productes.
- d) Dividint la suma de les entalpies de formació entre el nombre de mols.
Resposta: c) Restant la suma de les entalpies dels reactius a la suma de les dels productes.. L'entalpia de reacció s'obté de restar la suma de les entalpies de formació dels reactius a la suma de les entalpies de formació dels productes, afectades pels seus coeficients.
4. Entalpia d'Enllaç Químic i Càlculs Energètics
Flashcards
- Què és l'entalpia d'enllaç?
- La variació d'entalpia en condicions estàndard i 25 graus Celsius que acompanya el trencament d'un mol d'enllaços a partir dels àtoms aïllats en estat gasós.
- Quin estat físic han de presentar els reactius i productes en utilitzar dades d'energia d'enllaç?
- Estat gasós.
- Com influeix la longitud d'enllaç en l'entalpia d'enllaç?
- L'entalpia d'enllaç és més gran com més petita és la longitud d'enllaç.
- Per a quin tipus de compostos s'aconsella l'ús de les energies d'enllaç?
- Per a molècules covalents senzilles.
Preguntes tipus test
- Quina condició física han de complir tant els àtoms com les molècules per utilitzar correctament les dades de les taules d'energia d'enllaç?
- a) Han de trobar-se en estat líquid.
- b) Han de trobar-se en estat gasós.
- c) Han de trobar-se en estat sòlid cristal·lí.
- d) Poden trobar-se en qualsevol estat d'agregació.
Resposta: b) Han de trobar-se en estat gasós.. Per evitar que intervingui energia addicional de canvi d'estat com la vaporització, tant els reactius com els productes han d'estar en estat gasós.
- Com es relacionen l'entalpia d'enllaç i la longitud d'enllaç segons la teoria?
- a) L'entalpia d'enllaç és més gran com més gran és la longitud d'enllaç.
- b) L'entalpia d'enllaç és independent de la longitud d'enllaç.
- c) L'entalpia d'enllaç és més gran com més petita és la longitud d'enllaç.
- d) La longitud d'enllaç augmenta proporcionalment amb l'energia de formació.
Resposta: c) L'entalpia d'enllaç és més gran com més petita és la longitud d'enllaç.. Els enllaços més curts solen ser més forts i, per tant, requereixen més energia per ser trencats, la qual cosa implica una entalpia d'enllaç més gran.
- Per a quin tipus de compostos s'aconsella aplicar principalment el càlcul mitjançant entalpies d'enllaç?
- a) Per a compostos molt polars i complexos.
- b) Per a compostos iònics de xarxa cristal·lina.
- c) Per a molècules covalents senzilles.
- d) Per a mescles homogènies de gasos nobles.
Resposta: c) Per a molècules covalents senzilles.. En compostos molt polars o iònics, les forces intermoleculars o electroestàtiques afegeixen una complexitat que fa que aquest mètode no sigui el més adequat.
5. Estudi Energètic de Compostos Iònics i Cicle de Born-Haber
Flashcards
- Què estudia la termodinàmica?
- Estudia els canvis d'energia que es produeixen en els processos físics i químics.
- Quina diferència hi ha entre una reacció exotèrmica i una endotèrmica?
- L'exotèrmica desprèn energia en forma de calor, mentre que l'endotèrmica l'absorbeix.
- Què enuncia el primer principi de la termodinàmica?
- L'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma.
- Com es defineix l'entalpia en processos a pressió constant?
- És el flux de calor en els processos químics a pressió constant quan l'únic treball és de pressió-volum.
Preguntes tipus test
- Quina és la definició bàsica de la termodinàmica en l'àmbit de la química?
- a) La ciència que estudia els canvis d'energia en els processos físics i químics
- b) La branca que calcula únicament la velocitat de les reaccions químiques
- c) El mètode per mesurar la massa molecular dels compostos orgànics
- d) L'estudi de la composició atòmica de la matèria a pressió constant
Resposta: a) La ciència que estudia els canvis d'energia en els processos físics i químics. La termodinàmica s'encarga d'analitzar i estudiar les transferències i transformacions energètiques que ocorren durant qualsevol procés físic o reacció química.
- Com es defineix un procés o reacció exotèrmica segons el flux de calor?
- a) Absorbeix energia en forma de calor de l'entorn
- b) Desprèn energia en forma de calor cap a l'entorn
- c) Emet exclusivament energia en forma de llum sense calor
- d) Manté l'energia interna constant sense intercanvi tèrmic
Resposta: b) Desprèn energia en forma de calor cap a l'entorn. Una reacció exotèrmica es caracteritza per alliberar o desprendre energia tèrmica cap a l'exterior del sistema.
- Què estableix el primer principi de la termodinàmica?
- a) L'energia es crea constantment dins dels sistemes tancats
- b) La calor sempre flueix dels cossos freds als calents
- c) L'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma
- d) El treball mecànic es pot destruir completament en calor
Resposta: c) L'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma. El primer principi és la llei de conservació de l'energia, la qual postula que la quantitat total d'energia en un sistema aïllat roman constant.
I 30 flashcards i 20 preguntes més al document.
Text del document
Resum química 1r trimestre 2 batxillerat TEMA 1: ENERGIA DE LES REACCIONS QUÍMIQUES TERMODINÀMICA : La termodinàmica és la ciència que estudia els canvis d'energia que es produeixen en els processos físics i químics. Tipus de reaccions: Exotèrmiques: Desprenen energia en forma de calor. Endotèrmiques: Absorbeix energia en forma de calor. Fotoquímiques: Emeten o absorbeixen energia en forma de llum (no calor). Fases d'una reacció química: 1. Trencament dels enllaços dels reactius que absorbeix energia (energia d'activació) 2. Formació dels enllaços dels productes que desprèn energia. El balanç entre les dues etapes farà que globalment la reacció sigui endotèrmica o exotèrmica.
Principis de la termodinàmica: 1r principi: principi de conservació de l'energia L'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma. Energia interna d'un sistema (U): és la suma de totes les energies (cinètica, potencial, vibratòria, electroestàtica, etc.) que posseeixen les partícules que formen el sistema. Variació de l'energia interna d'un sistema ΔU = q + w ΔU w = - F · Δx w = - pext· S · Δx - pext· ΔV " P= - Quan pext= pint la transformació és reversible: ΔU = q - p·ΔV - Si V és constant: ΔU = qv Treball de compressió o expansió= 0.
Si el sistema absorbeix calor q > 0 ; si el sistema emet calor q < 0 Si el sistema està comprimit w > 0; si el sistema s'expandeix w < 0 Resum química 1r trimestre 2 batxillerat Entalpia: és el flux de calor (energia tèrmica) en els processos químics efectuats a pressió constant quan l'únic treball és de pressió-volum. ΔH = ΔU + P·ΔV ΔH = qp Sistema a pressió constant Si una reacció es fa a pressió constant, l'energia en forma de calor despresa o absorbida, és igual a la variació de la seva entalpia. Si ΔH > 0 és positiva, la reacció és endotèrmica. Si ΔH < 0 és negativa, la reacció és exotèrmica.
Quan P i T és constant: P·ΔV=Δn·R·T (només per a gasos ideals) Δn= Variació de mols entre reactius i productes. ΔH=ΔU+Δn·R·T Si Δn no varia (Δn=0): ΔH=ΔU// qp=qv També es compleix quan només intervé sòlids i líquids. Entalpia estàndard de la reacció Anomenada també calor normal de reacció. Es representa per ΔH o r , i és la variació d'entalpia d'una reacció efectuada a pressió constant quan els reactius es converteixen en productes i en la qual tant els uns com els altres es troben en estat estàndard. En el cas particular que la reacció sigui una combustió, la variació d'entalpia per mol de substància cremada s'anomena entalpia estàndard de combustió ΔH o c.
CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l) ΔH o c = - 889,7 kJ·mol-1 Entalpia estàndard de formació Anomenada també calor de formació. Es representa per ΔH o f , i és la variació d'entalpia que acompanya la formació d'un mol d'un compost a partir dels seus elements a pressió constant, trobant-se elements i compostos en estat estàndard. 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g) ΔH o f= - 46,2 kJ·mol-1 Es considera estat estàndard d'un element o d'un compost la seva forma física més estable a 298 K (25 °C) i 1,101·105 Pa (1 atm). Les entalpies estàndards de formació dels elements més estables es prenen arbitràriament igual a zero.
Resum química 1r trimestre 2 batxillerat Llei de Hess La variació d'entalpia associada a una reacció química efectuada a pressió constant és la mateixa tant si la reacció es fa en una sola etapa com si es fa en diverses etapes.
C(grafit) + O2(g) CO2(g) ΔH1= - 393,5 kJ·mol-1 C(grafit) + 1/2 O2(g) CO(g) ΔH1= - 110,4 kJ·mol-1 + CO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g) ΔH1= - 283,1 kJ·mol-1 C(grafit) + O2(g) CO2(g) ΔH1= - 393,5 kJ·mol-1 Com aplicar la Llei de Hess En conèixer les entalpies de diverses reaccions intermèdies, podem calcular l'entalpia d'una reacció global combinant-les linealment, ja que l'entalpia (H) és una funció d'estat i el seu valor depèn només dels estats inicial i final, no del camí seguit. Es combinen, s'inverteixen o es multipliquen les reaccions proporcionades per tal d'obtenir la reacció global desitjada. Si s'inverteix una reacció, es canvia el signe de la seva entalpia (H).
Si es multiplica o divideix l'equació per un factor n, es multiplica o divideix la seva entalpia pel mateix factor. Càlcul de l'entalpia de reacció a partir de les entalpies de formació L'entalpia estàndard de reacció ΔH o r es calcula restant la suma de les entalpies de formació dels reactius a la suma de les entalpies de formació dels productes, multiplicades cadascuna pels seus coeficients estequiomètrics.
a A + b B c C + d D Resum química 1r trimestre 2 batxillerat Entalpia d'enllaç químic Es defineix com a entalpia d'enllaç (anomenada també correctament energia d'enllaç) la variació d'entalpia, en condicions estàndard i 25 °C, que acompanya la reacció de trencament d'un mol d'enllaços a partir dels àtoms aïllats en estat gasós. Per fer servir correctament les dades de la taula 2 cal tenir en compte que: 1. Tant els àtoms com les molècules han de trobar-se en estat gasós. D'aquesta manera no intervé l'energia addicional absorbida en passar les molècules de l'estat líquid a l'estat gasós. 2. Només s'ha d'aplicar per a molècules covalents senzilles.
Per compostos molt polars o iònics, els càlculs són més complicats a causa de les forces entre les molècules o entre els ions. L'entalpia d'enllaç és més gran com més petita és la longitud d'enllaç. Càlcul de l'entalpia de la reacció a partir de les entalpies d'enllaç L'entalpia estàndard de reacció ΔH o r és igual a la suma de les energies d'enllaços trencats (reactius) menys la suma de les energies d'enllaços formats (productes), cadascuna multiplicada pel seu coeficient estequiomètric i el nombre d'enllaços de cada tipus.
a A + b B c C + d D H o r = [a· (Nk enllaç A· H o k enllaç A ) + b· (Nk enllaç B· H o k enllaç B )] – [c· (Nl enllaç C· H o l enllaç C ) + d· (Nl enllaç D· H o l enllaç D )] Resum química 1r trimestre 2 batxillerat Estudi energètic de la formació de compostos iònics Exemple de formació del NaCl (Cicle de Born i Haber) 1. Àtoms gasosos Na(s) Na(g) ΔH1= 109 kJ·mol-1 1/2 Cl2(g) Cl(g) ΔH2= 121 kJ·mol-1 2. Ionització Na(g) Na+ (g) + 1e- ΔH3= 495 kJ·mol-1 Cl(g) + 1e- Cl- (g) ΔH4= -348 kJ·mol-1 3.
Energia reticular Na+ (g)+ Cl- (g) NaCl(s) ΔH5= -788 kJ·mol-1 L'energia global del procés ΔH segons la llei de Hess és: ΔH = ΔH1+ ΔH2+ ΔH3+ ΔH4+ ΔH5 ΔH = (109 + 121 + 495 - 348 -788) = - 411 kJ·mol-z 1/2 Cl2(g) + Na(s) NaCl(s) ΔH= - 411 kJ·mol-1 Resum química 1r trimestre 2 batxillerat