Chemia fizyczna
Chemia fizyczna obejmuje stechiometrię, termochemię, kinetykę, równowagę chemiczną i elektrochemikę. Matura sprawdza umiejętność ilościowego opisu reakcji: od obliczenia wydajności, przez bilans energetyczny, po przewidzenie wpływu warunków na szybkość i położenie równowagi.
Stechiometria
- Mol, masa molowa i objętość molowa gazów w warunkach normalnych 22,4 dm3/mol.
- Reagent ograniczający wyznacza teoretyczną wydajność; wydajność procentowa = wydajność rzeczywista/teoretyczna * 100%.
- W obliczeniach prowadź jednostki i przeliczaj cm3 na dm3 przed podstawieniem.
Termochemia
- ΔH reakcji = suma ΔHf produktów - suma ΔHf substratów, z współczynnikami ze równania.
- Entalpia tworzenia pierwiastków w stanie standardowym wynosi zero.
- Prawo Hessa: suma entalpii etapów równa się entalpii procesu sumarycznego; odwrócenie etapu zmienia znak.
Kinetyka i równowaga
- Szybkość zależy od stężenia, temperatury, kontaktu i katalizatora; katalizator obniża Ea, nie zmienia ΔH ani K.
- W równowadze szybkości reakcji w obu kierunkach są równe, a stężenia są stałe.
- Reguła Le Chateliera: układ przeciwdziała zmianie; temperatura zmienia K, ciśnienie tylko przy gazach.
Przykład
Oblicz ΔH dla N2 + 3H2 -> 2NH3, jeśli ΔHf(NH3) = -46 kJ/mol. ΔH = 2(-46) - (0+0) = -92 kJ. To entalpia dla 2 moli NH3; na 1 mol przypada -46 kJ. Znak ujemny oznacza reakcję egzotermiczną.
Pułapki
- Zapominanie współczynników i znaków przy prawie Hessa.
- Mylenie szybkości reakcji z wydajnością równowagową.
- Błędne przekonanie, że katalizator zwiększa stałą równowagi.
- Stosowanie 22,4 dm3/mol poza warunkami normalnymi.