Podstawowe pojęcia termodynamiki chemicznej -Układ i otoczenie, składniki otoczenia -Podział układów, fazy układu, parametry stanu układu, funkcja stanu, -Reakcje endoenergetyczne i egzoenergetyczne

Termodynamika, układ i otoczenie  Termodynamika – nauka zajmująca się zjawiskami związanymi z energią i jej przekształceniami.  Układ i otoczenie:  układ – wyodrębniony obszar materii, oddzielony od otoczenia wyraźnymi granicami,  otocznie – wszystko, co nie należy do układu.  Składniki układu – substancja o określonych właściwościach fizykochemicznych znajdująca się w układzie.

Podział układów ze względu na wymianę energii między układem a otoczeniem, faza układu Układy OtwartyZamknięty Izolowany Wymienia masę i energię Wymienia tylko energię Nie wymienia masy i energii Faza układu – część układu spełniająca następujące warunki:  Właściwości każdego elementu objętości w obrębie fazy są identyczne,  Istnieje wyraźna granica dzieląca fazę od pozostałych części układu  Na granicy faz występuje zmiana właściwości Rodzaje faz ze względu na liczbę składników  Faza jednoskładnikowa  Faza wieloskładnikowa

Parametry stanu układu  Parametry stanu układu – wielkości fizyczne określające stan układu:  Ciśnienie (p)  Temperatura (T)  Objętość (V)  Liczba moli (n)  Parametry intensywne – wartości niezależne od masy układu (T, p)  Parametry ekstensywne – wartości zależne proporcjonalnie od masy układu (V, n)

Funkcja stanu  Funkcja stanu – wielkość fizyczna zależna od parametrów stanu, której wartość nie zależy od drogi przemiany, a jedynie od początkowego i końcowego stanu układu:  Bezwarunkowe funkcje stanu: U – energia wewnętrzna S – entropia (miara nieuporządkowania materii)  H – entalpia jest funkcją stanu przy p = const., (energia wymieniona na sposób energii cieplnej między substratami a produktami reakcji w warunkach izobarycznych: ΔH = H p - H s )  G – entalpia swobodna jest funkcją stanu przy V = const.

Reakcja endoenergetyczna  Reakcja o ujemnym bilansie energetycznym (układ reagujący pochłania energię z otocznia) : ΔH > 0 AB E C + D E a A + B ΔE > 0 (ΔH > 0) t  A i B – substraty; AB – kompleks aktywny zdolny do przemiany w produkty  C i D – produkty reakcji  E a – energia aktywacji – energia konieczna przejścia substratów w kompleks  ΔE – energia pochłonięta przez układ (entalpia reakcji)

 Reakcja o dodatnim bilansie energetycznym (układ reagujący wydziela energię z otocznia) : ΔH < 0 AB E E a A + B ΔE < 0 (ΔH < 0) C + D t  A i B – substraty; AB – kompleks aktywny zdolny do przemiany w produkty  C i D – produkty reakcji  E a – energia aktywacji – energia konieczna przejścia substratów w kompleks  ΔE – energia wydzielona przez układ (entalpia reakcji) Reakcja egzoenergetyczna

Katalizatory i inhibitory  Katalizator – substancja wprowadzona do układu zmienia szybkość reakcji  Katalizator dodatni – zwiększa szybkość reakcji (obniża energię aktywacji)  Katalizator ujemny (inhibitor) – zmniejsza szybkość reakcji (podwyższa energię aktywacji) E AB ABk E a A + B E a k ΔE (H) C + D t  A i B substraty reakcji; C i D produkty reakcji  E a k – energia aktywacji z udziałem katal.; E a – energia aktywacji bez katatal.  AB, ABk – kompleksy aktywne