Chemische thermodynamica: verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Paul B (overleg | bijdragen)
Geen bewerkingssamenvatting
Regel 11:
De [[eerste wet van de thermodynamica]] is van toepassing op chemische reacties. Als een reactie plaatsvindt in een [[geïsoleerd systeem]] (geen overdracht van warmte en materie) blijft de totale inwendige energie van het systeem gelijk, oftewel:<ref>Het symbool <math>\delta</math> duidt erop dat de functie geen toestandsfunctie is (en dus afhangt van de manier waarop de toestandsverandering gebeurt), terwijl het symbool <math>\operatorname{d}</math> gebruikt wordt bij zuivere toestandsfuncties.</ref>
 
:<math>\operatorname{d}U = \delta q + \delta w</math>.
 
Voor processen bij constante (omgevings)druk wordt gebruikgemaakt van de [[enthalpie]] om de staat van een systeem aan te geven. Enthalpie is gedefinieerd als de verandering van de inwendige [[energie]] (U) plus de energie die in druk-volumearbeid vervat zit:
Regel 19:
Bij constante druk is de enthalpieverandering gelijk aan de hoeveelheid warmte die is toegevoerd (of onttrokken) aan het systeem:
 
:<math>\Delta H = q_p \!</math>.
 
Het toevoegen of onttrekken van warmte aan een systeem gaat gepaard met een verandering in temperatuur (bijvoorbeeld bij een [[explosie]]). De [[warmtecapaciteit]] {{Math|''C}}'' van het systeem wordt gedefinieerd als de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van het systeem één [[Kelvin (eenheid)|Kelvinkelvin]] te doen stijgen, of in [[differentiaal]]vorm:
 
:<math>C = \frac{\delta q}{\operatorname{d}T}</math>.
 
De verandering van inwendige energie of enthalpie kan nu gerelateerd worden aan de warmtecapaciteit. Bij de verandering van inwendige energie is de voorwaarde dat het proces met constant volume verloopt:
Regel 37:
 
== Standaard vormingsenthalpie ==
De standaard [[vormingsenthalpie]] van een stof is de enthalpieverandering voor de reactie waarbij 1 mol van die stof wordt gevormd uit de stabiele en enkelvoudige stoffen in de standaardtoestand. Deze reactie kan hypothetisch zijn. Zo is de vormingsenthalpie van [[diamant]] te vinden bij 298 K en 1 bar, terwijl deze reactie onder deze omstandigheid nooit zal gebeurenplaatsvinden (zie [[tweede wet van de thermodynamica]]).
 
De standaardtoestand van een element is de meest stabiele toestand van die stof bij een bepaalde temperatuur (doorgaans 25°C) en een druk van 1 bar. Zo is de standaardtoestand van [[koolstof]] bij 25°C [[grafiet]]. De standaard vormingsenthalpie van elementen in hun standaardtoestand is per definitie gelijk aan 0 kJ/mol.
Regel 50:
De standaard reactie-enthalpie van een reactie is de som van de reactie-enthalpieën van deelreacties waarin een reactie kan worden opgedeeld. Het berekenen van de reactie-enthalpie is een toepassing van de [[Wet van Hess]]:
 
:<math>\Delta H_\mathrm{reactie}^\ominus = \sum \Delta H_{\mathrm {f \,(producten)}}^{\ominus} - \sum \Delta H_{\mathrm {f \,(reagentia)}}^{\ominus}</math>
 
=== Voorbeelden ===
Regel 65:
:<ce>{CH4_(g)} + {2 O2_(g)} -> {CO2_(g)} + {2 H2O_(g)}</ce>
 
Hierbij is te zien dat koolstofdioxide en water gevormd worden, maar niet uit hun samenstellende elementen. De reagentia hier zijn reeds samengestelde stoffen. Daarom moet men zich beroepen op de [[wet van Hess]]. Daarbij worden elementaire reacties aangewend, die men zodanig combineert dat men de gewenste reactievergelijking bekomt. Volgende reactievergelijkingen met hun standaard vormingsenthalpie (voor alle componenten in de gasfase) zijn gegeven:
 
{| class="wikitable" width="60%"
Regel 105:
* [[Statistische thermodynamica]]
* [[Vrije energie]]
 
{{Appendix}}