Kezdőoldal » Tudományok » Természettudományok » Honnan tudom, hogy egy vegyüle...

Honnan tudom, hogy egy vegyület vagy molekula mennyire stabil?

Figyelt kérdés

H2O - nagyon stabil

H2 - nem annyira stabil

Vagy pl egy reakciónál:

CH4 + H2O —> CO2 + H

Itt ennél honnan tudom, hogy a CO2 stabilabb a metángáznál?


Ezt nem valahogy számokkal kéne felírni, és akkor jobban lehetne látni? Pl minden vegyjel egy elektronegativitás értékhez tartozó szám. Ha behelyettesítem őketc akkor jobban látom, hogy melyik a stabilabb és melyik nem

Ez jó ötlet lenne?



2020. márc. 30. 12:50
 1/6 Silber ***** válasza:

Ha fogódzkodót szeretnél keresni, akkor ajánlanám a standard képződéshők értékeit vegyületek esetében.

Vegyünk egy példát:

Metán standard képződéshője: -74,9 kJ/mol

Víz standard képződéshője (folyadék fázis): -285,8 kJ/mol


Minél negatívabb az érték, annál több energia került ki a rendszerből annak szintézise során. Ergó, ha át akarnád alakítani az adott molekulát, sok energiát kell befeccölni.

Gyakorlati síkra terelve a fentebbieket: ha termikusan (pusztán hő bevitelével) szeretnéd komponenseire bontani a fentebbi két anyagot, akkor metán esetében ez már 1000°C környékén megtehető. Víz esetében ~1800°C környékén kezd el ipari mértékben beindulni.


Ellenpélda: elemek képződéshői.

Definíció alapján az elemek standard képződéshőinek értéke 0. Ennek ellenére vannak olyan komponensek amikkel az egyik reagens reakcióba lép, míg a másik nem. Sok minden befolyásolja egy reakció lejátszódását.

2020. márc. 30. 17:33
Hasznos számodra ez a válasz?
 2/6 A kérdező kommentje:

Hu köszi, hasznos volt, de van egy pár dolog amit nem értek ezzel kapcsolatban


"Metán standard képződéshője: -74,9 kJ/mol

Víz standard képződéshője (folyadék fázis): -285,8 kJ/mol


Minél negatívabb az érték, annál több energia került ki a rendszerből annak szintézise során. Ergó, ha át akarnád alakítani az adott molekulát, sok energiát kell befeccölni."

Itt a negatív előjel azt jelenti, hogy exoterm a folyamat? Mert ha igen, akkor tényleg minél negatívabb, annál nagyobb energia szabadul fel, annál nagyobb mértékben csökken az anyag belső energiája. De miért kéne sok energiát belefektetni? Az nem csak az endoterm folyamatoknál van, ahol nagy energiát vesz fel az anyag a környezettől?


"Gyakorlati síkra terelve a fentebbieket: ha termikusan (pusztán hő bevitelével) szeretnéd komponenseire bontani a fentebbi két anyagot, akkor metán esetében ez már 1000°C környékén megtehető. Víz esetében ~1800°C környékén kezd el ipari mértékben beindulni."


Miért indukálná a kisebb képződéshő a nagyobb bomláshőt?


Plusz még az a rész is homályos, hogy a forráspont-olvadáspont-és stabilitás hogyan függenek össze.

Mondok egy példát: hogyha kettős kötés vagy hármas kötés van két atom között, akkor az stabilabb, mint hogyha csak simán egyszeres lenne. Vagy csak a forráspontja és az olvadásp.-ja nagyobb? Ez a nem egyértelmű

2020. márc. 30. 20:34
 3/6 Silber ***** válasza:

1.: Igen, a negatív előjel azt jelenti, hogy a rendszerből eltávozott az energia. Ez egy konvenció a termodinamikában - ellentétben a gépészettel, ahol ugyanezt pozitív előjellel jelölöik. Vigyázz a gépészekkel.

A sok energia befektetését úgy értettem, hogy ha egy stabil komponenst reagáltatni akarsz, akkor sok energiát kell befektetned ahhoz, hogy reagáltatni tudd - másszóval magas az aktiválási energia-igénye.

Eddig csak "a görbe felívelő szakaszáról" volt szó.

Endoterm folyamatoknál is szükséges aktiválási energia, a fontos az, hogy a termékek energiaszintje a kiindulópont felett helyezkedjen el.

2.: Termikus bomlás során azt a gondolatkísérletet végeztem el, hogy elemeire bontom a molekulát. Mivel alacsonyabb a víz képződéshője, így elemeire bontáshoz (0 szint eléréséhez) több energia befektetése szükséges. Ez a gondolatkísérlet merőben elméleti, hiszen a termikus disszociáció (krakkolás, főképp szénhidrogének esetében) egy moltifokális eljárás, rengeteg köztitermék képződik.

3.: Kevered az intra- és intermolekuláris erőket. Az atomok közti kötések, amelyek a molekula kialakításához szükségesek nem határozzák meg az adott komponens olvadás- és forráspontját, mindössze a molekula stabilitását. Az olvadás- és forráshőt az intermolekuláris, tehát részecskék között fellépő másodlagos erők határozzák meg. Minél erősebbek ezek, annál magasabb az olvadás- és forráspont.


Példák:

Instabil molekula alacsony forrásponttal: NO

Instabil molekula magas forrásponttal: CCl4 (a klór jó "lelépő csoport" szénatomról)

Stabil molekula alacsony forrásponttal: N2

Stabil molekula magas forrásponttal: H2O


Víz esetében elég kicsi a moláris tömeg, viszont stabil a molekula az erős kovalens kötések miatt (nagy az oxidációs szám-beli különbség a H és O között), és erősek az intermolekuláris kölcsönhatások a H-híd kötés miatt (egyik vízmolekula H-atomja koordinál a másik vízmolekula O-atomjának párosítatlan elektronpárjával).

2020. márc. 30. 21:15
Hasznos számodra ez a válasz?
 4/6 Silber ***** válasza:
Javítás: "multifokális" helyett "többlépcsős".
2020. márc. 30. 21:17
Hasznos számodra ez a válasz?
 5/6 A kérdező kommentje:

Köszi a választ, de kicsit még mindig homályos ez a része a kémiának.


Azt írod, hogy ha nagy a képződéshő abszolútértéke (minél negatívabb, vagy minél pozitívabb) annál stabilabb egy vegyület. Na már most a H2O tényleg stabilabb, mint pl a H2 vagy az O2, viszont az N2 képződéshője tudtommal 0, mégis egy rohadt stabil vegyület. Szóval akkor úgy van, hogy általánosságban igaz, amit legelőször állítottál (képződéshő nagyságátől függ a stabilitás) de vannak kivételek is?

Azután, hogy érted pontosan, hogy stabil? Tehát mihez képest stabil? Mert nem tudod mindig egymáshoz viszonyítani a képződéshőket a reakciókban, hacsak nincs megmérve az ÖSSZES reagens képződéshője és leírva, akkor talán tényleg ki tudnád találni a keletkező terméke(ke)t, ilyen-olyan kizárásos alapon. Tehát kérdezem én: a stabilitást (megint képződéshő nagyságát) viszonyítani szokás, vagy van egy érték, ami szerit x kJ/mol felett és y kJ/mol alatt stabilnak számít már egy vegyület?


Szerintem még az is egy jó ötlet lenne reakciók leírásakor, hogy először is felírod a halmazállapotokat. Onnan már nagyjából tudod, hogy milyen fajta reakciókra számíthatsz. Van egy pár "jellegezetesebb" reakció, amikből tudhatod, hogy mik képződnek (pl folyadék + amfipatikus vegyületből gyakran micellák képződnek, vagy alkáli földfém és vízből hidroxidvegyület és hidrogéngáz lesz, ...stb) szóval azért itt is vannak ilyen mankók. Azután jó ötlet lenne megint felírni a vegyületek képletét, és a benne szereplő elemek elektronegativitásának viszonyát is, amiből látni lehet, hogy például képes-e hidrogénhíd kialakítására (pl aceton-acetonnal NEM fog, de vizes közegbe már igen, vagy dikarbonsavak nem fognak saját közegükben hidrogénhidat kialakítani, viszont a MONOkarbonsavak már igen) vagy egy arra utaló jelet, hogy melyik az az atom, ami könnyebben szakad le a többitől. De ide is kéne egy határérték, hogy nagyjából melyik az az elektronegativitáskülönbség, amiből már látható, hogy leszakad-e egy vegyületből egy atom, vagy sem. Végül pedig ténylegesen látni kéne rohadt sok vegyület képződéshőjét, hogy egyáltalán láthassam, hogy melyek stabilak (amik illenek létrejönni a reakciók során) és melyek azok, amelyek instabilak (és annyira nem szoktak keletkezni a legtöbb reakciókban)

Szóval ide hiányzik még egy pár adat nekem, hogy úgy ki tudjam találni legtöbbször a végtermékeket.

Tudom, hogy nem fogom tudni magamtól kitalálni a reakciók végtermékét, de mégis van olyan ismerősöm (volt kémia tanárom) aki szerint meg igen. Szóval a kötéstípusok és reakciótípusok beseggelésén túlmenően is vannak szerintem még mankók, amiket nagyon is lehet használni!!

2020. ápr. 1. 15:30
 6/6 Silber ***** válasza:

1.: "Azt írod, hogy ha nagy a képződéshő abszolútértéke (minél negatívabb, vagy minél pozitívabb) annál stabilabb egy vegyület."

Nem. Minél negatívabb, annál stabilabb. Az abszolútérték egy pozitív szám.

2.: "Na már most a H2O tényleg stabilabb, mint pl a H2 vagy az O2, viszont az N2 képződéshője tudtommal 0, mégis egy rohadt stabil vegyület"

Mint azt már az első válaszban kifejtettem: elemek képződéshője definíciószerűen 0, azaz mesterségesen lett annak választva, ezesetben konvenció alapján. A standard képződéshők stabilitásvizsgálati szempontú felhasználása vegyületek, és nem elemek esetében ad támpontot.

3.: A "stabil" egy relatív fogalom, ami valóban nem túl tudományos, mégis gyakorta használatos. Nincs egy "0" pont amihez hasonlítani lehetne, csupán a többi komponens reaktivitásához, amellyel dolgozunk. Ugyanígy kezelendő a kémiában gyakran használatos "inert" kifejezés is. Inert gáz alatt sokszor nitrogénre, vagy argonra gondol az ember. Mindkettőnek léteznek vegyületei, csak megfelelő körülmények szükségesek hozzá.

4.: Az érettségi szintjéig bezárólag oktatott tananyagnak nem részei olyan reakciók, amelyek függnek a komponensek halmazállapotától.

Vannak tendenciák a vegyi folyamatokban. Azon elemek amelyeknek nagy az elektronegativitás-beli különbségük szeretnek ionos kötést kialakítani (Na és Cl), a mérsékeltebbek esetében kovalens dukál (H és O).

Sajnos te egy idealizált világot képzelsz el mikor azt mondod, hogy egy éles határt lehet húzni a hasonló vegyi folyamatok esetében. Lehet ilyesmiket önkényesen meghatározni, viszont ugyanakkora számú kivétel is lesz alóluk - a sokféle mechanizmus és egyéb zavaró tényezők miatt. Ha ebben a témában szeretnél kicsit mozogni középiskolás szinten, ajánlom a Villányi-féle könyveket.

Sajnos nem lehet mindig megmondani a reagensekből a végterméket, mégha a volt tanárod ezt is mondja. Valószínűleg nagyon hozzászokott 40-50 gyakori reakcióegyenlethez, ezért gondolja így. Az eltérő reakciókörülmények eltérő végtermékekhez is vezethetnek, amely a szerves kémiában mutatkozik meg igen erősen. Itt már bezavarhatnak a termodinamikától független tényezők is, mondjuk a sztérikus gátlás. Hiába van az elméleti terméknek alacsonyabb képződéshője, ha a reagensek nem tudnak megfelelően egymáshoz koordinálni.



A "ránézésre megmondom mi lesz belőle" esetek közül vegyünk egy egyszerű példát: metánt reagáltatunk tiszta oxigénnel, melynek bruttó reakcióegyenletét minden, általános iskolát kijárt diák ismeri:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O


Azonban a valóságban nem így játszódik le, hanem többek között CO-képződésen keresztül:

2CH4 + 3O2 -> 2CO + 4H2O

2CO + O2 -> 2CO2


És ez még mindig nem a valódi mechanizmus, mert az gyökök, aldehidek, és egyéb köztitermékek keletkezése során megy végbe:

[link]


Attól függően, hogy milyenek a reakciókörülmények (milyen nyomású, és hőmérsékletű a rendszer, amelyben lejátszódik a folyamat), simán stabilizálódhat a CO jelenléte, amely párszáz celsius-fokon gyakorlatilag 0 (elegendő oxidálószer hozzáadását követően).

Az alábbi tanulmányban pl. azt taglalják, hogy 1020°C-on 0,1% CO-tartalmat lehet mérni a füstgázból az egyensúly beálltát követően általuk kreált körülmények között:

[link]


Másik példa az, amit anno az egyik egyetemi tanárom mesélt. Feltöltöttek egy gázpalackot szén-monoxiddal, acetilénnel, nitrogénnel, oxigénnel, tehát egy keveréket képeztek. Nem csináltak vele semmi mást, betették a sarokba és ott is hagyták évekre.

Annak ellenére, hogy nem tették ki sem hőnek sem katalizátoroknak a rendszert, mégis eltűnt belőle a CO és az acetilén. Helyette megjelent a szén-dioxid, víz, és más egyéb egyszerű szerves vegyületek.


Euklidész után szabadon: a kémia nem egyszerű tudomány, és nincs benne királyi út.

2020. ápr. 1. 21:49
Hasznos számodra ez a válasz?

Kapcsolódó kérdések:





Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu

A weboldalon megjelenő anyagok nem minősülnek szerkesztői tartalomnak, előzetes ellenőrzésen nem esnek át, az üzemeltető véleményét nem tükrözik.
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!