1. Energiändringar vid reaktioner
2. Formler och beteckningar

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


Bilden är tagen från okänd källa

I fall 1 och 2 i bild ovan åtgår energi för att få reaktion 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 (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 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
_____________________________________

 

Kursen är sammanfattad av Admin

De naturvetenskapliga grundkurserna för högstadiet är skrivna av Lars Helge Swahn. Kurserna är utvecklade under 9 års tid och har använts för höstadiets åk 8 och 9. De är ämnade att ge snabbt eleven en övergripande bild om respektive arbetsområde. För LPO 94 täcker kurserna nivån G och ger även viss information för betyget VG.