Hoppa direkt till:
Endoterma och exoterma reaktioner. Entalpi
Kortsvarsfrågor
Videogenomgång: Endoterma och exoterma reaktioner. Entalpi
-
Fråga
Vad studeras inom området termokemi?Svar
Termokemi kommer från grekiskans "termos" (värme) och betyder "värmets kemi". Det handlar om att studera hur energi eller värme antingen upptas eller avges i samband med kemiska reaktioner. -
Fråga
Förklara begreppet "exoterm" utifrån dess etymologiska ursprung.Svar
Ordet är sammansatt av "exo", som betyder "ut" (likt exit eller exodus), och "term", som syftar på värme. En exoterm reaktion är alltså en process där värme eller energi flödar ut från systemet till omgivningen. -
Fråga
Vad sker rent energimässigt när en kemisk bindning bryts?Svar
För att bryta en bindning mellan två atomer måste man alltid tillföra energi. Det finns inga undantag från regeln att bindningsbrytning kräver att energi tillförs. -
Fråga
Varför avges det värme vid en exoterm reaktion, som till exempel när vätgas reagerar med syrgas?Svar
Vid reaktionen mellan vätgas och syrgas frigörs mer energi när de nya bindningarna i vattenmolekylerna bildas än vad som krävdes för att bryta de ursprungliga bindningarna (mellan väteatomerna i vätgas och mellan syreatomerna i syrgas). Denna överskottsenergi avges som värme och ljus. -
Fråga
Vad innebär begreppet "aktiveringsenergi"?Svar
Aktiveringsenergi är den mängd energi som måste tillsättas för att en kemisk reaktion ska starta. Det är den "tröskel" som krävs för att börja bryta reaktanternas bindningar, likt gnistan som antände luftskeppet Hindenburg. -
Fråga
Hur skiljer sig en endoterm reaktion från en exoterm reaktion när det gäller energiupptag?Svar
I en endoterm reaktion tas energi upp från omgivningen istället för att avges. Detta beror på att den energi som krävs för att bryta bindningarna är större än den energi som frigörs när nya bindningar skapas. -
Fråga
Beskriv energiförloppet i fotosyntesen.Svar
Fotosyntesen är en endoterm process där energi från solljus tas upp för att bryta bindningar i koldioxid och vatten. Denna energi lagras sedan kemiskt i produkterna glukos och syrgas, vilket gör att produkterna har ett högre energiinnehåll än reaktanterna. -
Fråga
Vad händer med temperaturen i en bägare när natriumhydroxid (NaOH) löses i vatten, och varför?Svar
Temperaturen i vattnet stiger eftersom reaktionen är exoterm. När jon-dipolbindningar uppstår mellan natrium- och hydroxidjonerna och vattenmolekylerna frigörs mer energi än vad som krävdes för att bryta jonbindningarna i det fasta saltet. -
Fråga
Definiera begreppet entalpi och hur förändringen i entalpi \((\Delta H)\) beräknas.Svar
Entalpi \((H)\) är det totala energiinnehållet i ett visst ämne och mäts ofta i Joule (J) eller J/mol. Ändringen i entalpi \((\Delta H)\) beräknas genom att ta produkternas entalpi minus reaktanternas entalpi \((\Delta H = H_\mathrm{produkter} - H_\mathrm{reaktanter})\). -
Fråga
Vilket tecken (positivt eller negativt) har \(\Delta H\) för en exoterm respektive en endoterm reaktion?Svar
För exoterma reaktioner är \(\Delta H\) negativt \((\Delta H < 0)\) eftersom produkterna har lägre energi än reaktanterna. För endoterma reaktioner är \(\Delta H\) positivt \((\Delta H > 0)\) eftersom energi har tillförts systemet.
Utredande frågor
Till de här frågorna finns inget facit. Det bästa är att du först försöker formulera egna svar på frågorna. Därefter kan du använda dig av ledtrådarna eller ditt läromedel för att eventuellt komplettera dina svar ytterligare.
-
Diskutera påståendet att energi varken kan nybildas eller förstöras med utgångspunkt i reaktionen mellan vätgas och syrgas. Hur omvandlas energin i denna process? (Ledtrådar)
-
Förklara det balanserade förhållandet mellan energiinsatsen för att bryta bindningar och frigörandet av energi vid bildandet av nya bindningar. Hur avgör detta förhållande om en reaktion upplevs som varm eller kall? (Ledtrådar)
-
Beskriv hur ett entalpidiagram kan användas för att visualisera skillnaden mellan reaktanternas och produkternas energiinnehåll. Hur illustreras aktiveringsenergi och \(\Delta H\) i ett sådant diagram för en endoterm reaktion? (Ledtrådar)
-
Jämför de två exemplen natriumhydroxid och ammoniumnitrat när de löses i vatten. Redogör för de olika krafter som verkar (brytande av jonbindningar kontra bildande av jon-dipolbindningar) och hur dessa påverkar nettoresultatet av energiutbytet. (Ledtrådar)
-
Reflektera över fotosyntesen som en metod för kemisk energilagring. Hur kan man utifrån termokemiska principer förklara att solljus är en förutsättning för livets energiförsörjning? (Ledtrådar)
Mer om fasövergångar
Kortsvarsfrågor
Videogenomgång: Mer om fasövergångar
-
Fråga
Vad krävs rent energimässigt för att kemiska bindningar ska kunna brytas?Svar
För att bryta bindningar krävs det alltid att energi tillförs systemet. Detta gör att processen att bryta bindningar alltid är endoterm, utan några undantag. -
Fråga
Hur definieras en exoterm process i samband med bindningar?Svar
En exoterm process är en reaktion eller fasövergång där bindningar uppstår, vilket leder till att energi frigörs. Det finns inga undantag från regeln att energi avges när bindningar bildas. -
Fråga
Hur hänger temperatur och rörelseenergi hos molekylerna i ett ämne samman?Svar
Temperatur är egentligen ett mått på molekylernas rörelseenergi. Ju högre rörelseenergi molekylerna har, desto högre är ämnets temperatur. -
Fråga
Varför stannar temperaturen på exakt 100 °C när vatten kokar, trots att värme tillförs?Svar
Platån vid 100 °C beror på att de vattenmolekyler som har högst rörelseenergi bryter sina bindningar och lämnar vätskan som gas. Eftersom de varmaste molekylerna försvinner, kan medeltemperaturen på det kvarvarande vattnet inte överstiga 100 °C. -
Fråga
Vad händer med temperaturen på vattenånga när allt flytande vatten har förångats?Svar
När allt flytande vatten har omvandlats till gasform, upphör temperaturplatån. Därefter kan temperaturen på vattenångan börja stiga över 100 °C. -
Fråga
Att värma upp vatten så att det kokar är en endoterm process. Varför då?Svar
Det är en endoterm process eftersom energi måste tillföras utifrån för att bryta de bindningar som håller ihop vattenmolekylerna i flytande form. Utan energitillförsel kan bindningarna inte brytas och förångning sker inte i samma utsträckning. -
Fråga
Vad händer med temperaturen i ett glas vatten som placeras i en frys innan det når sin fryspunkt?Svar
När vatten placeras i en kall omgivning avges energi från vattnet till omgivningen. Detta resulterar i att vattnets temperatur sjunker stadigt ner mot fryspunkten vid 0 °C. -
Fråga
Varför uppstår en temperaturplatå vid 0 °C när vatten fryser till is?Svar
Platån uppstår för att energi frigörs när nya bindningar bildas under isbildningen. Denna frigjorda energi motverkar nedkylningen från omgivningen och håller temperaturen stabil på 0 °C tills allt vatten har frusit till is. -
Fråga
Vilken specifik typ av bindning uppstår mellan vattenmolekyler när is bildas?Svar
När vatten stelnar till is är det vätebindningar som uppstår mellan vattenmolekylerna. Bildandet av dessa vätebindningar är en exoterm process som frigör energi. -
Fråga
Vid vilken tidpunkt kan temperaturen på is sjunka under 0 °C?Svar
Isens temperatur kan endast sjunka under 0 °C efter att precis allt flytande vatten har omvandlats till is. Så länge det finns flytande vatten kvar hålls temperaturen uppe av energin från de nybildade bindningarna.
Utredande frågor
Till de här frågorna finns inget facit. Det bästa är att du först försöker formulera egna svar på frågorna. Därefter kan du använda dig av ledtrådarna eller ditt läromedel för att eventuellt komplettera dina svar ytterligare.
-
Redogör för sambandet mellan energi och bindningar. Förklara varför fasövergångar kan vara antingen endoterma eller exoterma beroende på om ämnet värms upp eller kyls ner. (Ledtrådar)
-
Förklara begreppet temperatur som ett "medelvärde" och analysera hur detta medelvärde påverkar vad som sker vid vattnets kokpunkt. (Ledtrådar)
-
Beskriv i detalj vad som händer vid den temperaturplatå som uppstår vid 0 °C. Fokusera på energiflödet mellan systemet (vattnet/isen), de kemiska bindningarna och omgivningen (frysen). (Ledtrådar)
-
Jämför de två fasövergångarna förångning och stelning. Vilka likheter och skillnader finns i hur temperaturen beter sig och hur energi rör sig i systemet? (Ledtrådar)
-
Diskutera varför temperaturen i ett ämne inte ökar linjärt vid konstant värmetillförsel när ämnet genomgår en fasövergång. (Ledtrådar)
