- CHEMIE/SCHEIKUNDE ( bijgewerkt 2 juni 2023).(Hier op deze pagina Chemie/Scheikunde van deze website, naar beneden, item-20 en verder. Hier komt een inhoudsopgave van deze pagina.. Verder naar beneden, item- 20 , voorlopig tot en met item-25 , Uit de Microbachelor Universitaire Scheikunde, bestaande uit 3 theorie cursussen : 1). Energie en Thermodynamica, 2) Entropie en Equilibria en 3) Elektrochemie en een vierde herhalingscursus met het Eindexamen, gegeven door de Amerikaanse Harvard Universiteit, met als thema Energie en Klimaat, via edX (zie op www.edx.org ), welke Microbachelor ik heb gevolgd van plm. januari 2022 tot in de zomer van 2022, en voor alle 3 theoriecursussen ik geslaagd ben en ik moet alleen nog het Eindexamen afleggen, dat zal ik zodra ik er goed voor kan zitten, voorlopig mogelijk tot in augustus 2023, de diverse onderwerpen hier behandeld.
- ten tijde van de griekse oudheid (plusminus 550 tot 200 voor christus) dacht men dat de materie uit vier elementen is opgebouwd: aarde water lucht en vuur en ook (atomos is een grieks woord) wel dat de materie is opgebouwd uit elementaire deeltjes die niet verder deelbaar zijn.
- Aarde , lucht , vuur en water .---De oude Griekse filosofen hielden zich eeuwenlang bezig met de vraag waaruit het heelal is opgebouwd . Rond 350 voor Chr. hadden de meesten zich neergelegd bij de theorie die ongeveer 100 jaar eerder was gelanceerd door de staatsman en dichter Empedocles . Hij zei DAT ALLES IS OPGEBOUWD UIT , AARDE , LUCHT , VUUR EN WATER ; VERMENGD IN VERSCHILLENDE HOEVEELHEDEN .Zijn theorie klinkt erg fantastisch , maar Empedocles was wel de eerste die wees op het bestaan van chemische elementen en dat he4eft uiteindelijk geleid tot de moderne scheikunde .
- De theorie van de atomen . ( Democritus , circa 350 v. Chr. -binnenkort meer )...
- Over de Flogiston-theorie over verbranding . Wanneer iets verbrandt , komen er vlammen uit . Aanvankelijk dachten mensen dat stoffen tijdens de verbranding iets kwijtraakten . Rond 1700 noemde de Duitse chemicus Georg Stahl dit "flogiston" . Een probleem met deze theorie was dat dingen zwaarder worden wanneer ze verbranden , dus flogiston zou minder moeten wegen dan niets . Rond 1783 kwam de Franse chemicus Antoine Lavoisier met DE WERKELIJKE VERKLARING VAN VERBRANDING door " verlies van flogiston " te vervangen door : OPNAME VAN ZUURSTOF.-----
- op die veronderstellingen is de zogenaamde alchemie gebaseerd en pas omstreeks 1650 ging men de moderne chemie ontdekken door ondermeer de vermoedens en onderzoekingen van de Ier Robert Boyle, de veronderstellingen van Dalton, de onderzoeken van de Fransman Lavoisier, die uit lucht stikstof en zuurstof wist te scheiden , het werk van Avogadro en met het periodiek systeem van de elementen van de Rus Mendeljev (omstreeks 1860).
- in de scheikunde heb je analyse (het bepalen met welke chemische stof je te maken hebt) en synthese (het bouwen van een nieuwe chemische stof).
- ondermeer het toestel van Kip (later meer).
- OVER ELEKTROLYSE VAN WATER. De Britde ingenieur William Nicholson en chirurg Anthony Carlisle begonnen Volta's nieuwe batterij van 1800 te gebruiken . ( zie pagina : geschiedenis van de techniek , hierover ) .--Ze zagen dat er belletjes ontstonden toen ze draden van de batterij in zout water hielden . Bij een draad bleken de bellen waterstof te zijn . Bij de andere draad kwam zuurstof vrij , maar dit gas verbond zich met de draad in plaats van bellen te vormen . -------Dit was het begin van de ELEKTROCHEMIE , die veel informatie over de aard van chemische verbindingen zou opleveren .-----
- uit aardolie wordt in de petrochemische industrie veel kunstoffen gemaakt: met name kunstharsen , plastics, nylon, polyester poly-ethyleen.
- De alchemie, die tot na de Middeleeuwen beoefend werd, was gebaseerd op de uit fantasie ontstane veronderstelling van onder andere Aristoteles, dat de materie uit vier elementen bestaat, namelijk aarde, lucht, vuur en water. De oud-Griekse filosoof Democrites kwam al met het idee, dat de materie uit elementaire deeltjes bestaat, die hij atomen noemde.
- De moderne scheikunde kwam pas echt van de grond, toen mensen experimenten gingen doen, die soms leidden tot het omzetten van stoffen.
- De Ierse wetenschapper Robert Boyle deed experimenten met lucht door die onder andere door diverse apparaten te pompen en in zijn succesvolle boek The Skeptical Chymist van 1661 bestreed Boyle het oude Griekse idee van de vier elementen. Zijn gaswetten over het fysieke gedrag van lucht bij diverse drukwaarden, temperatuur en volumes, gelden nog steeds.
- Onder anderen de Fransman Lavoisier (1743-1794), deden in navolging van Boyle allerlei experimenten en in 1772 meldde Lavoisier aan de Academie des Sciences dat bij verbranding zwavel en fosfor in massa toenemen omdat zij lucht absorberen en dat als loodglit wordt verwarmd met houtskool, het metaalachtige lood, dat zich dan vormt minder weegt dan het oorspronkelijke loodglit, volgens Lavoisier omdat het lucht had verloren.
- Rond 1750 ontdekte Black dat een bepaald soort lucht---verkregen uit de adem van een persoon, uit verbranding of uit gisting---zich met vaste stoffen als ongebluste kalk kon vermengen, later bleek dit soort lucht kooldioxide te zijn. De oude flogistrontheorie, dat bij verbranding een stof vrijkomt bleek onjuist en naar aanleiding van het feit dat na verhitting van een rood bezinksel van kwik met lucht door Joseph Priestley in 1774 er een deel van de lucht overblijft, noemde Lavoisier het deel van de lucht dat wel bij het verbrandingsproces geabsorbeerd wordt zuurstof en de achterblijvende -niet-vitale- lucht was (grotendeels) stikstof. In 1789 publiceerde Lavoisier het eerste overzicht van alle toen bekende elementen.
- Boyle reeds verklaarde dat een element een stof is die niet tot eenvoudiger stoffen kan worden afgebroken. Naar aanleiding van wat er toen bekend was, en met proeven was gevonden (zie boven), stelde begin 19e eeuw de Britse scheikundige John Dalton, dat de elementen uit elementaire deeltjes, atomen, bestaan, die voor ieder afzonderlijk element een verschillend atoomgewicht hebben. Toen beredeneerde Dalton ook dat de verschillende atomen zich in specefieke verhoudingen met elkaar kunnen -combineren-- tot stoffen die geen elementen zijn.
- Enkele jaren later, beredeneerde de Italiaanse fysicus Avogadro dat de componentverbindingen in een gas uit fundamentele eenheden bestaan, die hij MOLECULEN noemde. Avogadro ontdekte tevens een manier om het aantal moleculen of atomen in een bepaalde hoeveelheid stof bij benadering te bepalen. In een grammol stof zit ongeveer 6*10-tot-de-drieentwintigste moleculen. Dit aantal wordt het getal van Avogadro genoemd.
- In 1869 ontdekte de Russische wetenschapper Dimitrie Mendelejev dat als de op dat moment bekende elementen op volgorde van hun atoomgewicht worden gerangschikt zij een periodiciteit vertoonden in hun chemische eigenschappen. Mendelejev kwam met het periodiek systeem van de elementen. Zijn vondst vormde de basis van een "revolutie" in het denken die de scheikunde zou veranderen van een kwestie van PROEFONDERVINDELIJK ONTDEKKEN tot een KWANTITATIEVE EN NAUWKEURIGE WETENSCHAP.
- Theoretisch en de praktijk is anders, omdat deeltjes zowel geen materie als geen golven zijn,maar van beide eigenschappen hebben , zie de pagina Onderwerpen Natuurkunde van deze website, bestaat een atoom uit een kern bestaande uit een aantal p;ositief geladen protonen , waarvan het aantal het atoomgetal is van desbetreffende element, en een aantal neutraal geladen neutronen, met daarom heen in verschillende zogenaamde schillen cirkelende elekronen, waarvan je kunt aantonen dat de binnenste schil maximaal 2 elektronen bevat, dan de op een na binnenste schil maximaal 6 elektronen, de op 2 na binnenste schil dan ook maximaal 6 elektronen en het aantal elektronen in de buitenste schil van een atoom van een element heeft de neiging met bijvoorbeeld een atoom van een ander element een scheikundige verbinding te vormen zodanig dat er een elektronenbrug ontstaat met het maximaal elektronen voor die buitenste schil. (binnenkort meer over elektronenbindingen, equilibria afhankelijk van de absolute temperatuur, oxidatie en reductie, pH en zuren en basenen meer en ook batterijen en hun werking)
- Hier en verder naar beneden een samenvatting van de onderwerpen met hun toelichting van de MicroBachelor UNIVERSITAIRE SCHEIKUNDE, die ik momenteel volg aan de Amerikaanse Harvard Universiteit en welke opleiding bestaat uit 3 theoriecursussen, welke ik alle 3 reeds met succes heb afgelegd, in 2022, en een 4e cursus bestaande uit een 3 uur durend eindexamen, die ik later dit jaar 2023 met succes hoop af te leggen. THEMA VAN DEZE MICROBACHELOR UNIVERSITAIRE SCHEIKUNDE : ENERGIE EN KLIMAAT. De 3 theoriecursussen zijn : 1) Energie en Thermodynamica 2) Entropie en Equilibria en 3) Elektrochemie. Op de pagina Onderwerpen Natuurkunde komt een overzicht van de Natuurkunde uit deze microBachelor Universitaire Scheikunde, met name (weer) over Energie en ook over Thermodynamica : onder andere over Enthalpie, de Eerste Hoofdwet, de Tweede Hoofdwet , Gibbs vrije Energie en de Derde Hoofdwet, over isobare , isochore en isotherme processen, over adiabatische processen, kringlopen en in verband daarmee de Carnot Cyclus, die bestaat uit 2 isotherme processen en 2 isobare processen (?), in verband daarmee het rendement, in procenten, van een Carnot Cyclus, de werking van een warmtepomp, het rendement van een warmtepom die warmte kan onttrekken uit de koude buitenlucht in de winter , buiten een huis en dan kan die warmte gebruikt worden om dat huis te verwarming. Ik zal aantonen dat het rendement van een warmtepomp, theoretisch, gelijk is aan T-buiten/(T-binnen - T-buiten) , alle T (temperaturen) in graden Kelvin. PROFESSOR ANDERSON VAN DE AMERIKAANSE HARVARD UNIVERSITEIT HEEFT MEDEGEDEELD DAT MET NAME WARMTEPOMPEN, LED- (Light Emitting Diodes), ZONNEPANELEN EN WINDTURBINES VAN DE (NABIJE) TOEKOMST ZIJN.
- 1e CURSUS : ENERGIE EN THERMODYNAMICA. Vormen van Energie : Hydro-Elektrische Energie, Nucleaire Energie, kernsplitsing en ook kernfusie. Kernenergie is echter niet helemaal veilig, kernenergie moet je niet willen en is gelukkig nergens voor nodig, Fossiele Energie (met name Kool, Gasolie en Natuurlijk Gas), Windenergie, Zonne-energie en Geotermische Energie, Thermodynamica : DE EERSTE WET VAN DE THERMODYNAMICA. (zie hierover op de pagina Onderwerpen Natuurkunde van deze website), Spontane chemische processen. En niet spontane processen. Met exact hoeveel Energie in een Chemisch Process gaat van Werk naar Warmte of Warmte naar Werk. Macroscopische en Microscopische Processen, Omkeerbare en Onomkeerbare Processen, op Moleculair Niveau of op Globaal Niveau. De scheiding van het Systeem van zijn Omgeving. Wat betekent het als een Systeem Energie uitwisselt met zijn omgeving ? Transfer van Energie op Microscopisch niveau: Transfer van Warmte. Transfer van Energie op Macroscopisch niveau : Transfer van Werk. ENTHALPIE : Interne Energie van een Systeem : U . Nou is de Enthalpie : (delta-U-systeem = q*V). De meeste chemische reacties, ongeveer 90 procent, verlopen bij constante druk. Nou delta-U = q + w = q-p -p*V , nou (de definitie van) Enthalpie : H : H = U + p*V , met U is de interne energie en p is de druk en V is het volume. delta-H is nou = delta-U + delta-(p*V), dan : delta-H-systeem = q-p en delta-U-systeem = q-v = (constante druk) = delta-U + p*V = q-p - p*V + p*V = q-p. Nou : delta-H is negatief als de warmte het chemische proces verlaat. Enthalpie is negatief dan is de chemische reactie exothermisch. Enthalpie is positief, dan is de chemische reactie endothermisch. Voor een Isobaar traject (dus met gelijkblijvende druk) Machine, gaan we conversie van warmte in werk gebruiken. Zie hierover verder op de pagina Onderwerpen Natuurkunde van deze website.-----------1808 was een cruciaal jaar voor de Chemie/Scheikunde, die de toekomst bepaalde voor alle moderne Chemie/Scheikunde. De Fransman Lavoisier isoleerde Zuurstof (O2) in 1778 uit gewone lucht van de aardse atmosfeer en in 1783 isoleerde hij daaruit Waterstof (H2). Lavoisier ontwikkelde in zijn tijd een eerste eenvoudige lijst van de toen bekende Scheikundige elementen, dat zijn Scheikundige/Chemische stoffen die bestaan uit moleculen van 1 enkele, niet scheikundig deelbare stof. ( Lavoisier werd onthoofd in de Franse Revolutie in 1794 ) . De Ierse geleerde Robert Boyle, die rond 1650 leefde, onder andere bekend van de ideale gaswetten , genaamd BoyleGayLussac, was ongeveer de eerste die de, en het was toen al ongeveer 150 jaar na het eind van de (duister genoemde) Middeleeuwen, die de van onder andere de Oude Grieken ( enkele honderden jaren voor de Christelijke jaartelling), ook van de grote oud-Griekse filosoof Aristoteles (zie ook over hem op de pagina's De Filosofen en Inleiding Filosofie van deze website), afkomstige theorie dat alle materie (op aarde ) bestaat uit 4 elementen, te weten : aarde, lucht, vuur en water, verwierp. DE ATOMISCHE THEORIE VAN DE MATERIE (1808) , van de Brit John Dalton, zijn Verhandeling : "Een Nieuw Systeem van Chemische Filosofie" ( EVOLUTIE VAN DE WETENSCHAP, EEN NIEUW TIJDPERK VOOR DE SCHEIKUNDE), : ATOMEN ( ELEMENTAIRE DEELTJES) KUNNEN NIET WORDEN GECREEERD OF VERNIETIGD.**************************************************************OXIDATIE-REDUCTIE-REACTIES. De herschikking van Electronen, betreffende meest buitenste electronen, met oxidatie en reductie reacties, heten redox reacties. Hoe moeten wij de Energie realisatie in de subtiele herschikking van de electronen-dichtheid gebruiken ? In levende organismen, in het bijzonder in planten, vinden bij toevoeging van Energie aan het proces in de vorm van zonlicht, de volgende zogeheten Licht Reacties plaats (Calvin Cyclus) : H2O (water) en CO2 (koolzuurgas is kooldioxide) worden omgezet in zuurstof (O2) en Suiker ( C6H12O6 )(binnenkort meer uit Cursus 1 (van de 3 theoretische Cursussen) van de Microbachelor Universitaire Scheikunde van de Amerikaanse Harvard Universiteit., namelijk over Thermochemie : Ontwikkeling van de Eerste Wet van de Thermodynamica, de relaties : De Inwendige Energie van een Systeem, U-systeem = U-thermisch + U-chemisch + U-nuclear.**************************************************************************************************************************************Nou: HOE WORDT ENERGIE VERKREGEN UIT EEN CHEMISCHEBREACTIE ? We hebben :de Enthalpie H = U +p*V . De verandering van Enthalpie is delta-H = q-p. delta-H-R is een directe maat voor de Warmte die betrokken is bij een chemische reactie bij constante druk p en bijna alle chemische reacties gebeuren bij constante druk.-------Standaard Enthalpie schaal : dus we hebben : delta-H-f-0 (delta-H van de vorming van) CO2 en H2O : C (grafiet) , O2(g) ,H2(g) , N2 (g) , waar g staat voor gasvormig, en nu heb je delra-H-f-0 =0 (behoud van Energie).***************************1) Bereken de Enthalpie van de reactie (delta-H-R) uit de standaard Enthalpieen van de formatie (delta-H-f-0) .2) EEN REACTIE IS ENDOTHERMISCH OF EXOTHERMISCH (gebaseerd op delta-H-R)--------DE WET VAN HESS. 1) Verklaar de Wet van Hess .2) Pas de Wet van Hess toe om delta-H-R te berekenen voor een reactie gebaseerd op delta-H-R voor andere reacties. DE WET VAN HESS : Als een proces in stappen gebeurt, zelfs in geval de stappen hypothetisch zijn, dan is de Enthalpie-verandering voor het gehele proces hetzelfde als de som van de Enthalpie-veranderingen van de individuele stappen. Voorbeeld : de reactie : DE VERBRANDING VAN METHAAN : CH4 + 2 O2 ---> CO2 + 2 H2O . (Precies de reactie die plaats vindt in bijvoorbeeld een gasfornuis) . We willen in staat zijn de verandering in Enthalpie te berekenen voor deze reactie, maar we hebben net niet alle Enthalpieen van formatie voor ons van iedere stof. We hebben gedeeltes van informatie, zo ook : C( s, grafiet ) + 2 H2 (g) ---> CH4 (g), waar s staat voor solid, vaste stof en g staat voor gas, gasvormig. WE WETEN : DE VERANDERING VAN ENTHALPIE VOOR DEZE REACTIE IS : delta-H-R = (delta-H-f-0)-CH4 = -74,6 kJ/mol , waar kJ staat voor kiloJoule (LET WEL : UIT DE TABEL DIE PROEFONDERVINDELIJK IS BEPAALD). En : C (s, grafiet ) + O2(g) ---> CO2(g), en we weten (Tabel ,proefondervindelijk), dat de Enthalpie verandering van diereactie delta-H-R = (delta-H-f-0)-CO2 = -393,5 kJ/mol. We kunnen ook produceren met : 2 H2(g) + O2(g) --> 2 H20 (g) en zijn Enthalpie realisatie meten ( in de reactie) : delta-H-R =(delta-H-f-0 = 2 keer (-241,5 kJ/mol) . --> Als we de reacties combineren krijgen we : CH4 + 2 O2 --> CO2 + 2 H20 . Met Hess's Wet volgt dan : de verandering in Enthalpie is dan : delta-H-R = +74,6kJ/mol + -393,5kj/mol + 2 keer (-241.5)kJ/mol = -802.5kJ/mol. Dit betekent, dat we tabellen kunnen gebruiken !!------Cursus 2 (van de 3) van de MicroBachelor Universitaire Scheikunde van de Amerikaanse Harvard Universiteit : (Entropie en Equilibria)-vervolg. Een Scheikundige/Chemische reactie is in het algemeen van de vorm : a A + b B (reactanten) <--> c C + d D (producten) . En met het diagram, met op de verticale as, de Energie en op de horizontale as het Volume, en de grafiek, de kromme, loopt in het algemeen van links boven ( hoge Energie, klein volume), met een boog naar midden onder ( hier aldus delta-G < 0, dus spontane reactie, midden beneden delta-G = 0, en hierop aansluitend van een punt ergens rechtsboven (hoge energie en ook groot volume, naar midden-beneden daarop aansluitend, , dus met ook hier delta-G < 0 , dus ook spontaan. HET SYSTEEM STREEFT NAAR EEN ZO LAAG MOGELIJKE G (voor wat G betekent, hieronder later), dan is het systeem, de reactie, in evenwicht.(wordt binnenkort vervolgd)
- 2e CURSUS : ENTROPIE EN EQUILIBRIA. De combinatie van Energie en Entropie bepalen, hoe een proces spontaan optreedt. Entropie , een Kwantitatieve benadering. Voorbeelden : 4 Fe + 3 O2 --> 2 Fe2O3 , dan delta H-R = -1651 kiloJoule ( voor 4 mols Ijzer , Fe) . Gasolie : 2 C8H18 + 25 O2 --> 16 CO2 + 18 H2O , delta H-R = - 10425 kiloJoule. Dus kun je zeggen dat deze spontane processen zijn, en dat zij gedreven worden door Energie. We weten dat H2O in de vaste fase (ijsvorm) een lagere Energie heeft, dan H2O (water) in de vloeibare fase. Het is Endothermisch en dus moeten we Enthalpie in het Systeem brengen, en dan is het spontaan. Dus is er een andere pervasieve kracht voor de bepaling of een gegeven proces spontaan is of niet spontaan. SPONTAAN : Kwantitatief : de kans om iets anderste doen is extreem onwaarschijnlijk. Dat verbindt dus ENTROPIE MET WAARSCHIJNLIJKHEID. En een spontaan(chemisch) proces is een proces dat gebeurt,zonder menselijke interventie. Een niet-spontaan proces vereist menselijke interventie. ENTROPIE EN ZIJN RELATIE MET DE TWEEDE WET VAN DE THERMODYNAMICA. De tweede wet van de Thermodynamica zegt, dat de Entropievan een Systeem of de Entropie van het gehele Universum een zo groot mogelijke waarde ""aanneemt"". Zie hierover ook verder op de pagina Onderwerpen Natuurkunde van deze website. We hebben : U-systeem = q + W. De Carnot cyclus is er ook om te begrijpen hoe Entropie gerelateerd is aan de Tweede Wet van de Thermodynamica. Volgens Ludwig Boltzman : voor Energie geldt E =3/2*k-B*T (is de Energie in moleculen, waarbij k-B de zogeheten constante van Boltzman is, plm . 1,58 * 10^(-23) en T de absolute themperatuur in graden Kelvin). DE DEFINITIE (uit 1906) VAN DE ENTROPIE S : S =k-B *ln W , met W is het aantal zogeheten Microstates. De Waarschijnlijkheid van de Verdeling van Microstates tellen, want hetaantal Microstates voor n moleculen in een systeem. We moeten de Waarschijnlijkheid berekenen voor de berekening van de ENTROPIE. Voorbeeld : twee holle vaten, verbonden door een buis met elkaar. Stel in het linker vat zitten a moleculen van een gas, en in het rechter vat b moleculen . Het aantal mogelijke (gelijke) microstates is dan (a+b)/(a-faculteit*b-faculteit) , met x-faculteit is gedefinieerd als 1*2*3 *...*(x-1)*(x) . De waarschijnlijkheid van iedere mogelijke microstate is dan a-faculteit*b-faculteit/(a+b)-faculteit .En nu ; Hoe groter het aantal Microstates, hoe groter de Waarschijnlijkheid. En : het grootste aantal Microstates correspondeert met de Configuratie met de grootste Waarschijnlijkheid. En even hier : HET GETAL VAN AVOGADRO , dat is hetaantal moleculen in een grammol van een bepaalde stof, is ongeveer 6*10^(-23). Voorspellen van het teken ( - of +) van de verandering van de Entropie, dit is dus het teken van delta-S . Nu het teken van de verandering in Entropie voor een chemische reaction. Als we hitte in het Systeem (vaneen ideaal kristal ) stoppen bij 0 graden Celsius, dat Entropie S = 0 heeft, is de Entropie S met toename van de temperatuur van dat systeem, stijgende, het is stijgende , naar een state , van meer desorganisatie. Het maakt niet uit, of het gaat van vloeistof of vaste stof. Bij het , ook al hierboven vermelde systeem, van twee cilinders, verbonden door een buius, gevuld met een gas, is DE VERANDERING VAN ENTROPIE, gelijk aan de Boltzman-constante keer de logaritme van het uiteindelijke aantal microstaten gedeeld door het begin-aantal microstates. INTRODUCTIE VAN DE TWEEDE WET VAN DE THERMODYNAMICA. delta-S-universe = delta-S-systeem + delta-S-omgeving .En : delta-S-omgeving = q-omgeving/T = -q-systeem/T (onder gelijkblijvende druk omstandigheden) dus geldt er : -delta-H-systeem/T > 0 (voor een spontaan proces) . Aldus volgt uit de Tweede Wet van de Thermodynamica : dat IEDER SPONTAAN PROCES IN DE NATUUR RESULTEERT IN EEN TOENAME VAN DE ENTROPIE VAN HET UNIVERSUM. En : het zet om in een hoge specifieke berekening, want we berekenen zowel de verandering in Enthalpie als de verandering in Entropie......GIBBS VRIJE ENERGIE. delta-H-systeem - T*delta-S < 0 , voor een spontane verandering. Gibbs vrije Energie : G = H-T*S en delta-G (met constante druk p) = delta-H - T*delta-S . Wat betekent dit nou in termen van Gibbs vrije Energie ? Als je van linkjs boven van de grafiek voor de vrije energie G tegen de hoeveelheid (? , later meer hierover) en dan van het benedenste deel,weer naarrechtsboven , met delta-G = delta-G-final - delta-G-initial en wanneer delta-G = 0, op het laagste punt van de grafiek, waaraan de raaklijn precies horizontaal is , aldus het EQUILIBRIUM bereikt is. DE DERDE HOOFDWET VAN DE THERMODYNAMICA : we hebben een reactie : a*A + b*B <--> c*C + d*D ,is exact in evenwicht, dan hebben wij hier de definitie van chemische Equilibrium (evenwicht) [A] , [B], [C] en [D] (Equilibrium gebaseerd op de Eerste en Tweede Wet van de Thermodynamica ). Nou als voorbeeld, het Haber proces dat Amonia produceert. N2 + 3H2 <-> 2 NH3 , en planten en dieren kunnen geen stikstof, N2 produceren, en de produktie van deze amonia bepaalt dramatisch de produktie van de landbouw. BIOBRANDSTOFFEN. ( in de jaren 1920's ontwikkeld in Duitsland) (Fisher Tropsich technologie ) : 17 H2 + 8 COH18 + 8 H2O , om vloeibare brandstoffen te produceren. Combusie van Gasolie : 2 C8H18 + 25O2 -> 16 CO2 + 18 H2O .Het onderwerp van Equilibrium Chemie (op een vrije energie oppervlak) , nogmaals het Haber proces : N2(g) + 3 H2(g) -> 2 NH3 (g) , waar g staat voor gasvormig,l voor vloeibaar, aq voor waterof waterdamp en s voor vastestof ,is zo met 700 graden Kelvin en ongeveer 20 atmosfeer druk. Voor voedsel produktie voor de gehele (toenemende) wereldbevolking van de aarde !!! Hoeveelheid, en in grootte Fosfor : CO(g) + Cl2 (g) <--> COCl2 (g) , volgens de proefondervindelijk opgestelde tabellen , is hier K-c = 4.57 * 10^9 bij 100 graden Celsius . K-c = [COCl2 (g)]/([CO(g)]*[Cl2 (g)] . [.....] definitie : concentratie van ...... per...... Als K veel groter dan 1 is : de produkten zijn favoriet (veel groter in aantal), en als K veel kleineris dan 1 : dan zijn de reactanten favoriet (veel groter in aantal). Nou K-ç' =[CO(g)]*{Cl2(g)]/[COCl2 (g)] = 1/K-c . Als we verdubbelen : 2 CO(g) +_ 2 CL2 (g) <--> 2 COCl2 (g) , dan is de Equilibrium constante K-c gekwadrateerd.--------------------------------(binnenkort meer). ( binnenkort hier nog meer van de MicriBachelor Universitaire Scheikunde met als thema Energie en Klimaat van het Amerikaanse Harvard, ondermeer meer over G en delta-G , met S os de Entropie en meer hiermee over de 2e {Hoofd)wet van de Thermodynamica, met G = W- delta-S*T (?) vanvooral kantje 5 tm kantje 18, nou nog klad op schrijfpapier )
- 3e CURSUS : ELEKTROCHEMIE
later meer-onder meer over elektronenconfiguratie