Kapittel 4 — Entalpi, reaksjonsfart og likevekt

Hva handler kapittelet om?

De 22 visualene har hver sin dybdeside med forklaring, leseguide, nøkkelbegreper og eksamenstips.

K4V01 — Eksoterm og endoterm

I en eksoterm reaksjon avgir systemet energi til omgivelsene, og omgivelsene blir varmere. I en endoterm reaksjon tar systemet opp energi, og omgivelsene blir kaldere.

Utforsk visualet

K4V02 — ΔH og hva fortegnet betyr

ΔH er entalpien til produktene minus entalpien til reaktantene. Ligger produktene lavere, er ΔH negativ og reaksjonen eksoterm. Ligger de høyere, er ΔH positiv og reaksjonen endoterm.

Utforsk visualet

K4V03 — Dannelsesentalpier

Hvert stoff har en dannelsesentalpi. Reaksjonens entalpiendring finnes ved å summere produktenes verdier og trekke fra reaktantenes, der hver verdi ganges med sin koeffisient.

Utforsk visualet

K4V04 — Hess' lov

Entalpiendringen avhenger bare av start og slutt, ikke av veien. Derfor kan delreaksjoner snus, ganges opp og legges sammen. Snur du en reaksjon, skifter ΔH fortegn. Ganger du den, ganges ΔH.

Utforsk visualet

K4V05 — Bindingsentalpier

Regnestykket er bindinger brutt minus bindinger dannet. Bindingsbrudd krever energi og teller positivt. Bindingsdannelse frigjør energi og teller negativt.

Utforsk visualet

K4V06 — Kalorimetri

Varmen som løsningen tar opp eller avgir, regnes med q = m · c · ΔT, der c for vandige løsninger ofte settes til omkring 4,18 J·g⁻¹·K⁻¹. Deretter vendes fortegnet fordi vi går fra omgivelsene til systemet.

Utforsk visualet

K4V07 — Energiprofilen

Kurven går fra reaktantnivået, opp over en topp og ned til produktnivået. Høyden fra reaktanter til topp er aktiveringsenergien. Differansen mellom start og slutt er ΔH.

Utforsk visualet

K4V08 — Effektiv kollisjon

Partikler må treffe hverandre for at en reaksjon skal skje, men de fleste treff fører ikke fram. Energien må minst tilsvare aktiveringsenergien, og partiklene må være vendt riktig mot hverandre.

Utforsk visualet

K4V09 — Fire faktorer som endrer farten

Høyere konsentrasjon gir flere partikler per volum og dermed flere kollisjoner. Høyere temperatur gir større fart og flere partikler med nok energi. Større overflate gir flere tilgjengelige møtepunkter. En katalysator senker barrieren.

Utforsk visualet

K4V10 — Katalysatoren

Katalysatoren gir en alternativ reaksjonsvei med lavere aktiveringsenergi, slik at flere kollisjoner blir effektive. Begge veiene starter og ender på samme energinivå.

Utforsk visualet

K4V11 — Dynamisk likevekt

Ved likevekt går reaksjonen fortsatt begge veier, men like raskt. Konsentrasjonene slutter å endre seg og flater ut, uten at de nødvendigvis er like store.

Utforsk visualet

K4V12 — Likevektsuttrykket

Produktene står i telleren og reaktantene i nevneren, hver opphøyd i sin koeffisient. Rene faste stoffer og rene væsker tas ikke med.

Utforsk visualet

K4V13 — Q mot K

Reaksjonskvotienten Q regnes som K, men med de faktiske konsentrasjonene. Er Q mindre enn K, går reaksjonen mot høyre. Er Q større, går den mot venstre. Er de like, er systemet i likevekt.

Utforsk visualet

K4V14 — Le Chatelier: konsentrasjon, trykk og volum

Tilsettes et stoff, forskyves likevekten bort fra det. Fjernes et stoff, forskyves den mot det. Minskes volumet, øker trykket, og likevekten går mot siden med færrest gassmolekyler.

Utforsk visualet

K4V15 — Temperatur: den eneste som endrer K

I en eksoterm reaksjon kan varme skrives som et produkt, i en endoterm som en reaktant. Da virker temperaturendring som enhver annen konsentrasjonsendring i Le Chateliers prinsipp.

Utforsk visualet

K4V16 — Tre spørsmål: hvor mye, hvor raskt, hvilken sammensetning

Hvor mye energi handler om ΔH. Hvor raskt handler om aktiveringsenergi og kollisjoner. Hvilken sammensetning ved likevekt handler om K, Q og Le Chatelier.

Utforsk visualet

K4V17 — Haber-Bosch: likevekt satt i arbeid

Betingelsene som gir best likevektsutbytte, gir ikke nødvendigvis høy nok fart, og omvendt. Industrien velger derfor et kompromiss, med katalysator for å bøte på farten.

Utforsk visualet

K4V18 — Likevekt du kan se

Når en forstyrrelse innføres i et fargesystem, endres fargen fordi sammensetningen forskyves. Observasjonen er direkte, men konklusjonen krever at du sier hvilken vei likevekten gikk og hvorfor.

Utforsk visualet

K4V19 — Entalpi og fart på lab

Kalorimetri måler varmeutveksling og gir entalpi per mol. Syre-base-oppsettet måler det samme for en nøytralisering. Fartsforsøket måler hvordan en endret betingelse påvirker hastigheten.

Utforsk visualet

K4V20 — Eksamensrekkefølgen

Entalpioppgaver starter i likningen og fortegnet. Hess-oppgaver starter i delreaksjonene. Fartsoppgaver starter i kollisjonsteorien. Likevektsoppgaver starter i uttrykket. Forstyrrelsesoppgaver starter i Le Chatelier.

Utforsk visualet

K4V21 — Misoppfatningskartet

Feilene samler seg rundt fortegn på ΔH, katalysatorens virkning, hva som endrer K, og forskjellen mellom fart og likevekt. Innenfor hver familie er korreksjonen den samme.

Utforsk visualet

K4V22 — Læringsstien: 14 noder

Entalpitråden, farttråden og likevektstråden går parallelt gjennom kapittelet og møtes først i den samlede vurderingen. Grafen viser hvilke noder som må sitte før du går videre.

Utforsk visualet