CHEMICKÉ REAKCIE S PRENOSOM ENERGIE

OBSAH KLASIFIKÁCIA CHEMICKÝCH REAKCIÍ TERMOCHÉMIA KALORIMETRIA TEPLO REAKCIE TERMOCHEMICKÉ ROVINY TEPLO REAKČNÝCH JEDNOTIEK REAKCIÍ

KLASIFIKÁCIA CHEMICKÝCH REAKCIÍ CHEMICKÉ REAKCIE reaktanty → produkty Reakcie rozkladu Kombinované reakcie Zvratné reakcie Nezvratné reakcie Pomalé reakcie Rýchle reakcie Reakcie na prenos častíc Transf. protónov prenášajúcich ióny a molekuly Reakcie s prenosom energie Exoterm- Endoter- Substitučné reakcie Dvojité substitučné reakcie Transfúzne reakcie. elektr.

TERMOCHÉMIA TERMOCHÉMIA Termochémia je kapitola chemickej termodynamiky; študuje výmeny energie, ktoré sprevádzajú chemické reakcie.

CALORIMETRY CALORIMETRY Zaoberá sa meraním množstva tepla. . Jednou formou, v ktorej sa energia prejavuje a stáva sa merateľnou v chemických reakciách, je teplo. Reakcia, ktorá sa vyskytuje v jednom stupni alebo v niekoľkých stupňoch, je sprevádzaná rovnakým tepelným účinkom (Hessov zákon). Z Hessovho zákona vyplývajú nasledujúce dôsledky: množstvo tepla produkovaného pri reakcii sa rovná rozdielu medzi energiou produktov a energiou reaktantov; medzi dvoma alebo viacerými zlúčeninami rovnakých prvkov najpravdepodobnejšie vytvorí zlúčeninu, pri ktorej tvorbe sa uvoľní najväčšie množstvo tepla.

TEPLO REAKCIE Pojmy používané termochémiou, ako aj jej zákony, sú založené na prvom princípe termodynamiky: Zmena vnútornej energie systému sa rovná súčtu energií prijatých alebo daných systémom vo forme mechanickej práce alebo tepla. Teplo sa absorbuje alebo uvoľňuje počas väčšiny chemických reakcií. Teplota ľudského tela je všeobecne 36,5 ° C, pretože veľa chemických reakcií, ako napríklad metabolická oxidácia „cukru“ na oxid uhličitý a voda, produkuje teplo, ktoré udržuje telo v teple. Kúsok ľadu sa topí, keď ho držíte v ruke, pretože absorbuje teplo. Teplo je forma energie, ktorá sa prenáša z teplejšieho tela na chladnejšie.

TERMOCHEMICKÉ ROVINY Meraním teploty tela možno určiť, či teplo poskytlo alebo absorbovalo. Napríklad ak nalejete horúci čaj do šálky, čaj sa ochladí a šálka sa zahreje. Teplo sa meria v kalóriách (kôň); kalória je jednotka tolerovanej miery množstva tepla a závisí od hmotnosti látky. Kalória zodpovedá množstvu tepla potrebného na zvýšenie teploty jedného gramu čistej vody o jeden stupeň, zo 14,5 ° C na 15,5 ° C, pomocou izobarického zahrievania (1 atm). Namiesto kalórie sa môže podľa medzinárodného systému jednotiek použiť joule (J). 1 „thermochemical“ calorie 1cal = 4,184 J Termochémia študuje vzťahy medzi teplom a inými formami energie. Chemické reakcie sú v termochémii zastúpené termochemickými rovnicami. Termochemická rovnica je chemická rovnica, ktorá špecifikuje stav reaktantov a reakčných produktov, ako aj tepelné účinky, ktoré sprevádzajú reakciu. Skupiny látok sa označujú takto: tuhá látka (-ky), kvapalina (l), plyn (g), vodný roztok (aq). Príklad: C (s) + O2 (g) = CO2 (g) +393,51 KJ Zn (s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq) + Cu (s) +213,11 KJ H2 (g) + I2 (s) +51,88 KJ = 2 HI (g)

REAKČNÉ TEPLO - merné jednotky Teplo absorbované alebo uvoľnené počas chemickej reakcie sa nazýva reakčné teplo (Q). Reakčné teplo sa vzťahuje na jeden mol a je vyjadrené v kal/mol, Kcal/mol a KJ/mol. Reakčné teplo je konštantné množstvo, ak reakcia prebieha za rovnakých podmienok: fyzikálny stav látok (s, l, g, aq), tlak (p) a teplota (T). Vedeli ste, že. Oxid vápenatý zahrievaný v oxyhydrátovom plameni vydáva veľmi jasné svetlo (Drumondovo svetlo). Oxid vápenatý sa používa na sušenie plynu, pretože je nenáročný na vodu, v sklárskom priemysle, hnojivách, príprave hydroxidu vápenatého.

EXOTERMÁLNE REAKCIE Exotermické reakcie prebiehajú pri uvoľňovaní tepla. Chemické procesy, pri ktorých reaktantový systém vydáva teplo do vonkajšieho prostredia alebo pri ktorých majú reakčné produkty nižšiu energiu ako reaktanty, sa nazývajú exotermické reakcie. Príklady: reakcia zinku s kyselinou chlorovodíkovou, ktorej termochemická rovnica je nasledovná: Zn (s) + 2HCl (aq) = ZnCl2 (aq) + H2 (g) + Q spaľovanie aluminotermálnych palív - metalotermálna metóda získavania kovov a čisté kovy vo forme zliatin redukciou oxidov kovovým hliníkom; reakcia je silne exotermická a je sprevádzaná svetlom: MmOn + 2n/3Al = mM + n/3Al 2O 3 + Q

ENDOTERMÁLNE REAKCIE Endotermické reakcie prebiehajú pri absorpcii tepla. Chemické procesy, pri ktorých reakčný systém absorbuje teplo z vonkajšieho prostredia alebo pri ktorých majú reakčné produkty vyššiu energiu ako reaktanty, sa nazývajú endotermické reakcie. Príklady: Získanie kovov tepelným rozkladom tepelný rozklad oxidov 2HgO (s) + Q = 2Hg (s) + 02 (g) tepelný rozklad halogenidov vzácnych kovov PtCl 4 (s) + Q = Pt (s) + 2Cl 2 ( g)

GRAFICKÉ VYSTÚPENIE ZA ZMENU ENERGIE ZA EXOTERMÁLNU REAKCIU V EXOTERMÁLNEJ REAKCII Všetky systémy majú tendenciu prechádzať do stavu minimálnej energie - maximálnej stability

GRAFICKÉ ZASTÚPENIE PRE ENDOTERMÁLNU REAKCIU ZMENY ENERGIE V ENDOTERMÁLNEJ REAKCII

Bežné palivá Bežné palivá je možné klasifikovať podľa stavu agregácie: Tuhé palivá - drevo, uhlie; Kvapalné palivá - ropné frakcie; Plynné palivá - zemný plyn; Všetky tieto palivá sa líšia výhrevnosťou, ale väčšinou sú zdrojmi znečistenia.

Nekonvenčné palivá Solárna energia Veterná energia Metylalkohol a etylalkohol (možno ich použiť v automobiloch namiesto benzínu alebo nafty). Vodík (nie je znečisťujúci, pretože pri horení vzniká voda). Biomasa Rastlinný olej

Biologický význam termochemických javov (II) Muž so strednou telesnou hmotou musí mať denné horiace teplo asi 3000 Kcal; 90% tohto tepla pochádza z trávenia a metabolizmu potravy. Tuky a sacharidy sú hlavným zdrojom energie. Proteín, ďalšia základná potravina, je zvlášť potrebný pre rast a regeneráciu tkanív. Dospelý človek by mal konzumovať 50 g bielkovín denne, ale spotreba je zvyčajne dvojnásobná (100 g). 3000 kcal/deň teda pochádza z bielkovín (400 kcal) a zvyšok z tukov a sacharidov. Táto energia sa používa na vykonávanie fyzických pohybov a na udržiavanie stálej telesnej teploty. 100 g bieleho chleba obsahuje asi 50 g sacharidov, 8 g bielkovín, 2 g tuku a zvyšok vody. Stredný a čierny chlieb obsahujú menej sacharidov, obsahujú však viac bielkovín a vody. V živých organizmoch sa môžu vyskytnúť ďalšie nežiaduce javy, exotermická oxidácia, ktoré uprednostňujú zachovanie života niektorých mikróbov. Preto je nadmerné zvýšenie telesnej teploty znakom choroby.

Hodnota energie spotrebovanej na bežné činnosti Činnosť Muž (40 rokov, 68 kg) kg/hodinu Žena (40 rokov, 60 kg) Spánok 320 280 Jazda 680 600 Zostup po schodoch 1700 1550 Stúpanie 4520 3985 Beh 2390 2100

Energetická hodnota bežných potravín (I) Potraviny Energetická hodnota kj/g kcal/g Maslo 30,41 7,4 Arašidy 23,64 5,7 Cédrový syr 16,82 4,06 Cukor 16,80 3,94 Ryža 15, 36 3,61 Hovädzie mäso (surové) 11,07 2,66 Biele pečivo 9,91 2,33 Kuracie mäso (surové) 9,54 2,30 Zmrzlina 6,98 1,66

Energetická hodnota niektorých bežných potravín (II) Potraviny Energetická hodnota kj/g kcal/g Vajcia 6,12 1,47 Surové paradajky 3,69 0,86 Filet z bielej ryby 3,22 0,76 Jablká 1,96 0,46 Pomaranče 1,50 0,35 Pivo 1,29 0,31 Surová zelená kapusta 0,92 0,22

MLIEKO (alebo mliečne výrobky) OBSAH POTRAVÍN V BIELKOVINÁCH, TUKOCH, CUKOROCH A VITAMÍNOCH MLIEKO (ALEBO MLIEČNE VÝROBKY) MLIEKO (ALEBO MLIEČNE VÝROBKY) Č. Crt Denu bahno Kj/100g% Prote ine Gra simi Zaha jazda apa Vita baňa 1. Mlieko 256 3 5 88 A B C D E 2. Jogurt 300 4 86 3. Syr 1230 14 24 6 51 A B C E 4. Maslo 3170 1 81 17

POTRAVINOVÝ OBSAH V BIELKOVINÁCH, TUKOCH, CUKOROCH A VITAMÍNOCH VAJCIACH, MÄSO, RYBY č. Crt. Denu mire Kj 100g% Prote ine Gra simi Zaha ride apa Vita mine 1. oua 720 14 12 0,6 ABE 2. Vita (lean) 541 18 3 76 ABCE 3. Porc (fat) 1596 15 31 53 ABCE 4. Prasa (slabé) 630 17 7 74 5. Vyše 328 1 82 ABCDE

Index telesnej hmotnosti (BMI) Index telesnej hmotnosti sa počíta zo vzťahu: Hmotnosť/výška na druhú, ak je BMI 25 nadmerne vyvinutý s tendenciou k obezite; Ak BMI> 30 obezita.

Test na hodnotenie Čo študuje termochémia? Aká je jednotka merania reakčného tepla? Čo sú exotermické reakcie? Podľa Hessovho zákona je chemická reakcia, ktorá prebieha v jednom alebo viacerých stupňoch, sprevádzaná ……… tepelným účinkom: sprievodnými tepelnými účinkami Chemické reakcie Teplota látok Tepelné účinky v tele Stupeň Kelvinovej kalórie Stupeň Celzia Reverzibilné reakcie Reakcie s uvoľnenie tepla Reakcie s absorpciou tepla sú inak rovnaké

Test Čo sú endotermické reakcie? Čo je entalpia? Variácia entalpie sa počíta podľa tohto vzorca: Aké sú hlavné zdroje energie pre telo? Koľko kcal by mala dospelá osoba skonzumovať za deň (približne)? Rýchle reakcie Reakcie absorpcie tepla Spontánne reakcie Uvoľnené teplo alebo absorbované v chemickej reakcii Uvoľnená energia ∆H = H-Konečný-Počiatočný ∆H = Hfinal + H ∆H = Počiatočný-Hfinal Proteínové tuky a minerálne sacharidy 30000kcal 3000k