Chemische Thermodynamik und Gleichgewichtszustände

Vorlesung Allg. Chemie 1 Universität Bern Nach "Chemie"; Charles E. Mortimer, Ulrich Müller, 10. Auflage, Thieme Verlag

Vorlesung Allg. Chemie 1 Universität Bern Nach "Chemie"; Charles E. Mortimer, Ulrich Müller, 10. Auflage, Thieme Verlag

Charlotte Müller
Lernen

Charlotte Müller
Diese Lernkarten bieten eine umfassende Übersicht über die chemische Thermodynamik und Gleichgewichtszustände auf Universitätsniveau. Sie behandeln zentrale Konzepte wie Enthalpie, Entropie, Hauptsätze der Thermodynamik und Gleichgewichtskonstanten, wobei Formeln und Definitionen im Fokus stehen. Die Karteikarten eignen sich besonders für Studierende der Chemie, die sich auf Prüfungen vorbereiten oder ihr Verständnis von thermodynamischen Prozessen vertiefen möchten.
Karten
22
Lernende
5
Sprache
Deutsch
Kategorie
Chemie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
16.10.2013 / 26.03.2023

Lernkarten

Unterschied offenes, geschlossenes und isoliertes System

siehe Bild

Konversion von Arbeit in Wärme

dT = c w wobei c = 4.16 Joule/cal

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Energieerhaltungssatz: Energei kann von einer Form in eine andere umgewandelt werden, sie kann aber weder erzeugt noch vernichtet werden.

U eines isolierten Systems ist konstant.

Spontane, wirkliche Vorgänge

  • Temperaturausgleich zw. Körpern mit anfänglich verschiedener T.
  • Vermischung zweier Gase mit derselben T. 

Definition Zustandsgrösse

Eine Funktion f (z..B. U, H, u.a.), welche nur vom zu beschreibenden Zustand eines Systems abhängt, nicht aber vom Weg, auf dem f erreicht wird, sei Zustandsgrösse genannt. 

Enthalpie Formel

aufgenommene / abgegebene Wärme

dH = dU + pdV = q

dH < 0 --> Abgabe von Wärme

dH > 0 --> Aufnahme von Wärme

Defintion Entropie S

Verteilung von Materie und Energie (Unordnung).

dS = qreversibel / T = n R ln(VE / VA) = cv ln(TE / TA)

[J/K]

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Bei einem spontanen Vorgang steigt die Entropie S in einem isolierten System.

dSGesamt > 0 --> spontan

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Die Entropie S einer ideal kristallisierenden reinen Substanz bei T = 0 K beträgt 0 

(Idealisierend! In der Realität nicht möglich!)

Freie Enthalpie: Gibbs Funktion

Entropieänderungen System UND Umgebung

dSUmgebung =- dH / T

dSGesamt = dS + dSUmgebung

dG = - TdSGesamt = dH - TdS = wnicht-expansiv

 

Freie Enthalpie und Gesamtentropie bei spontanen Vorgängen

dG < 0 --> exergonisch

dSGesamt > 0 --> exotherm

Geringere freie Enthalpie = Das Systme und die Umgebung zeigen gemeinsam eine Tendenz zu einer insgesamt erhöhten Gesamtentropie.

Differenz dG und dH

E, welche als Wärme an die Umgebung abgeführt werden muss, damit der Vorgang spontan abläuft und dabei Arbeit produzieren kann. 

Notationen

dG(p, T), dG(p°, T), dG(p°, T°)

dG°

ohne ° generell, ° = konstant

dG° auch, wenn nur der Druck konstant und Temperatur gegeben ist. 

Reaktionskinetische Formeln Hin- Rückreaktion

Hin: v+ = k+ xA xB

Rück: v- = k- xc2

Im Gleichgewicht gilt: k+ xA xB = k- xc2

oder: k+ / k- = K = xc2 / xA xB

Defintion ideales Gas

Gasmoleküle bewegen sich zufällig und haben kein Eigenvolumen.

Gleichgewichtskonstante (wichtige Formel)

K (T) = exp { - dG°R(T) / R T }

Immer dieselbe! 

Addition der Teilreaktionen --> Multiplikation

Substraktion der Teilreaktionen --> Division

Gleichgewichtszustand unter Bedingung dGR(T)=0 (Formel)

dG°R(T) = - RT ln K

Grössenordnung dG°R im Vergleich K

dG°R                 K

- 200                 1.1 * 1035

0                         1.0

200                    9.3 * 10-36

K Formel allgemein

ProduktAnzahl Teilchen / EduktAnzahl Teilchen

Temperaturabhängigkeit von K

dG°R(T) = dH°R - T dS°R(T)

dH°R ( 1 / Ti - 1 / Tj) = R ln (Kj / Ki)

Massenerhaltungsgleichungen

[A]0 = 2 [A2] + [AB]

[B]0 = 2 [B2] + [AB]

Def. Kp

Kp = px (X) * pz(Z) / pa (A) * pe(E)     [kPa]

Zusammenhang Kc :

Kp = Kc * (RT)dn wobei dn die Anzahl Mole der Produkte minus die Anzahl Mole der Edukte ist.

Study