Kemijska termodinamika je grana fizikalne kemije koja proučava energiju i promjene energije koje se događaju tijekom kemijskih reakcija. Termodinamika je važna jer nam pomaže razumjeti i predvidjeti kako će kemijske reakcije utjecati na okoliš, kako se odvijaju procesi u stanicama našeg tijela te kako možemo optimizirati industrijske procese.
Jedno od ključnih pravila termodinamike je Zakon o očuvanju energije koji kaže da energija ne može ni nestati ni nastati, već se samo transformira. Također, važno je poznavanje entalpije, entropije i Gibbsove slobodne energije te kako se one mijenjaju tijekom kemijskih reakcija.
Primjeri:
1. Reakcija izgaranja butana: C₄H₁₀ + 6,5O₂ -> 4CO₂ + 5H₂O
– Energija se oslobađa jer je entalpija konačnih produkata manja od entalpije početnih tvari.
2. Reakcija disocijacije vode: 2H₂O -> 2H₂ + O₂
– Reakcija je endotermna jer se troši energija za razdvajanje molekula vode.
3. Reakcija taljenja leda: H₂O(s) -> H₂O(l)
– Entropija se povećava jer se molekule vode kreću smanjenjem reda u krutom stanju u uređenoj strukturi tekućine.
Tipične pogreške koje možete napraviti proučavajući termodinamiku su zbunjenost između entalpije i entropije te miješanje znakova reakcija. Važno je pažljivo proučiti matematičke izraze i razumjeti njihovo značenje.
Savjeti za bolje razumijevanje termodinamike uključuju redovito vježbanje računanja entalpije, entropije te Gibbsove slobodne energije, te primjenu tih pojmova na konkretne kemijske reakcije.
Samoprovjera:
1. Koje su osnovne granice termodinamike?
– Termodinamika opisuje stanje sustava u ravnoteži i izvan ravnoteže.
2. Kako se naziva energija koja je dostupna za rad u sustavu?
– Slobodna Gibbsova energija.
3. Što predstavlja negativna entalpija reakcije?
– Oslobađanje topline tijekom reakcije.