Otázka:
Why is the dissociation reaction of acetic acid in water initially endothermic and then exothermic?
joba
2019-05-28 07:29:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Proč je disociační reakce kyseliny octové ve vodě zpočátku endotermní, jak se zvyšuje teplota, a poté se stává exotermická, jak se dále zvyšuje?

Podle Le Chatelierova principu chápu, že nárůst teploty “dodává „teplo do systému a pokles teploty„ odebírá “teplo ze systému. Odpovídajícím způsobem by zvýšení teploty upřednostňovalo endotermický směr (absorpce tepla) a snížení teploty by upřednostňovalo exotermický směr (uvolňování tepla). Proč je to rozpor? Moje myšlenky jsou, že možná je autoionizace vody endo nebo exo, což nějak dominuje reakci, ale nevím. Mohl by někdo poskytnout možné vysvětlení?

data that's confusing me

Princip Le Châtelier se aplikuje na danou hodnotu $ \ Delta_r H $.Nenabízí předpovědi pro vývoj $ \ Delta_r H $. Vzhledem k tomu, že $ c_p = \ left (\ frac {\ částečné H} {\ částečné T} \ pravé) _p $, je uveden vývoj $ \ Delta_r H $od $ \ Delta c_p $.Odpověď na vaši otázku pravděpodobně spočívá v záporné hodnotě $ \ Delta c_p $.
@ThomasJungers, takže říkáte, že změna v delta Cp dominuje změně teploty, což způsobí, že delta H přepne znaménko?proč se tepelná kapacita stejně mění a proč se v tomto případě snižuje s rostoucí teplotou?
Uvědomte si, že podle [Hessova zákona] (https://en.wikipedia.org/wiki/Hess%27s_law) $ \ frac {\ mathrm {d} H} {\ mathrm {d} T} = \ součet {nC_ {p, \ mathrm {reaktanty}}} - \ součet {nC_ {p, \ mathrm {products}}} $
@Poutnik mohli byste prosím konkrétně vysvětlit, jak to má účinek?
Pokud je celková tepelná kapacita činidel vyšší než celková tepelná kapacita produktů, reakce $ \ Delta H $ s teplotou klesá.A naopak.Je to přímý důsledek zákona o zachování energie.Hodnota $ \ Delta H $ je funkcí pouze počátečního a konečného stavu, nikoli cesty mezi nimi.Všimněte si, že předchozí poznámka měla znaménko převrátit.
@Poutnik Jak jste se dostali k tomuto vzorci?
Sledovali jste odkaz na Hessův zákon?
Celkový $ \ Delta H $ je stejný, pokud necháte chemickou látku reagovat na T1, nebo pokud nejprve změníte T1 na T2, necháte ji reagovat na T2 a poté změníte T2 zpět na T1.
@Poutnik Ok, myslím, že mám matematiku.Mohl byste vysvětlit koncepčně, co se však děje?Jako z hlediska vazby nebo energie
Moje interpretace spočívá v tom, že při vyšší teplotě potřebují molekuly vody méně energie, aby rozbily vzájemné vodíkové vazby, aby hydratovaly proton.
Jeden odpovědět:
jheindel
2019-06-03 05:41:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Našel jsem článek, který provádí tentýž experiment a poskytuje diskusi o tomto jevu [1]. Začnu pouhým citováním z diskusní sekce:

V úvodní části bylo uvedeno, že maximum ve formálním Cp ° pro pár tepelně stabilních volných iontů lze připsat endotermická změna ve skořápce rozpouštědla kolem jednoho z iontů. Fyzický popis této změny však může pokrýt širokou škálu jevů. V jednom extrému může být změnou skutečná chemická reakce: například z oktahydrátu se stane hexahydrát. V opačném extrému by to mohl být pouze artefakt vyplývající ze zvláštního diagramu energetické hladiny pro jeden druh.

Dalo by se intuitivně očekávat, že reakce zůstane buď endotermická nebo exotermická, pouze s malými změny v důsledku relativních tepelných populací různých vibračních režimů v reaktantech a produktech. Tento obrázek je relevantnější pro plynnou fázi. Autoři tedy uvádějí, že tento druh velké změny v chování reakce musí souviset s prostředím, které zažívá každý iont, konkrétně s prostředím solvatace.

Autoři dále uvádějí diagramy pro každý z výše popsaných případů. Zdůrazňují, že v případě, že dojde ke skutečné chemické změně, v zásadě přecházíte od úplného naplnění jedné sady států do jiné sady států.

Na druhou stranu a domnívám se, že toto je častější v případě, že je voda rozpouštědlem, hustota stavů se může s nárůstem energie značně zvýšit. To znamená, že rozpouštědlo může začít vzrušující knihovní režimy docela silně nebo dokonce přejít do režimu, kde se rozpouštědla mohou víceméně volně otáčet. Toto chování rozpouštědla by bylo velmi citlivé na teplotu. Autoři jsou velmi opatrní, aby si všimli, že každá z těchto situací může vyústit ve stejný termodynamický výsledek, takže lze určit, co se děje, na základě samotných termodynamických dat. V dnešní době bychom mohli snadno spustit simulaci molekulární dynamiky nebo provést nějaký druh 2-rozměrného IR experimentu a extrahovat smysluplné kinetické informace k doplnění termodynamiky.

Takže, shrnu-li, tato velká změna entalpie, která prochází od exotermického k endotermickému je téměř jistě způsobeno velkými změnami v prostředí solvatace a ne velkými změnami s ohledem na reaktanty a produkty.


Odkazy:

[1]: Leung, CS, & Grunwald, E. (1970). Teplotní závislost. DELTA.-Cp. deg. pro samoionizaci vody a pro kyselou disociaci kyseliny octové a kyseliny benzoové ve vodě. The Journal of Physical Chemistry, 74 (4), 687-696.



Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 4.0, pod kterou je distribuován.
Loading...