Procesy endoenergetyczne i egzoenergetyczne

[minnie_the_moocher]

Mam kilka pytań. Może zadam je na podstawie mojego podręcznika - To jest chemia 1.

[1] Ogół substancji znajdujących się w zamkniętym fragmencie przestrzeni, biorących udział w rozpatrywanych procesach, jest nazywany układem.

[2] Temperatura roztworu obniża się podczas rozpuszczania soli w wodzie.
Na podstawie podanych obserwacji można sformułować wniosek, że rozpuszczanie azotanu[V] amonu w wodzie to proces endoenergetyczny, podczas którego energia jest pobierana przez układ z otoczenia.

[3] Energia może być przekazywana z otoczenia do układu i przez układ do otoczenia na sposób ciepła lub pracy.

W powyższym przykładzie [2] sugerowane jest przekazanie energii na sposób ciepła [3].
Energia cieplna powinna przechodzić od cieplejszego układu do tego zimniejszego". A wtedy ten pierwszy ochładza się.

W powyższym przykładzie temperatura roztworu obniża się - a więc. musi oddawać swoją energie cieplną. Emitowanie energii przez układ [1] to proces egzoenergetyczny. A w tym przykładzie obniżanie się temperatury - podaje się jako reakcje endoenergetyczną.

WTF? Nie rozumiem tego.

Druga sprawa. Nie za bardzo rozumiem też jak mogą zachodzić samoistnie reakcje endoenergetyczne - wymagające podniesienia energii układu - skoro układ dąży do osiągania jak najmniejszego stanu energetycznego. Po co pcha się z procesem zwiększającym jego energię?

[4] samoistna chęć wszystkich układów do osiągnięcia energii najniższej z możliwych w danym momencie i w danej sytuacji.

Dziękuję za pomoc

[Melatonina]

[2] Jeżeli temperatura roztworu się obniża, to znaczy, że to endoenergetyczna (Ta oddawana, jak to ująłeś energia nie wychodzi poza układ tylko jest zpotrzebna do rpzebiegu reakcji ) Jak masz egzo, np: wrzucasz Na do probówki z wodą, to nie dość, że skacze i szaleje jak koty w marcu to jeszcze probówka strasznie się nagrzewa, bo wydzielana jest energia cieplna. Dwa przeciwieństwa egzo- temperatura roztworu wzrasta, endo- obniża się.

[minnie_the_moocher]

cześć Melatonina

Jeżeli temperatura roztworu się obniża, to znaczy, że to endoenergetyczna (Ta oddawana, jak to ująłeś energia nie wychodzi poza układ tylko jest zpotrzebna do rpzebiegu reakcji )

Jeżeli na przebieg reakcji jest potrzebna energia pochodząca z układu to nie powinna to być reakcja ani egzotermiczna ani endotermiczna - bo nie ma wymiany energii z otoczeniem energia jest pozyskiwana z ciepłoty układu. Więc tego też nie rozumiem.

egzo- temperatura roztworu wzrasta

[5] Po dodaniu 90 gramów glukozy do 100 gramów wody o temperaturze 18oC i ogrzaniu całości do temperatury 25oC otrzymano roztwór nienasycony. -
Aby rozpuścić 90 gramów glukozy trzeba podnieść temperaturę roztworu - ogrzewając roztwór. Temperatura wzrasta a jest to proces endoenergetyczny - ponieważ zostaje dostarczona energia z zewnątrz. Więc tego też nie rozumiem.

[Melatonina]

Aby rozpuścić 90 gramów glukozy trzeba podnieść temperaturę roztworu - ogrzewając roztwór. Temperatura wzrasta a jest to proces endoenergetyczny - ponieważ zostaje dostarczona energia z zewnątrz. Więc tego też nie rozumiem.

Rozpuszczanie glukozy nie jest reakcją endotermiczną nie trzeba przecież osiągnąć energii aktywacji by zapoczątkować rozpuszczanie jej. ( wg mnie, mogę się mylić)

W endotermicznej:
Zakładam, że jest to jakaś zleweczka z podgrzanym roztworem.
Wzrost temperatury jest tutaj niezbędny do zapoczątkowania reakcji, częśc energii jest zużywana (np akumulowana w wiązaniach), więc po reakcji temperatura roztworu będzie niższa, więc w równaniu Q znajdowałoby się po stronie substratów.

egzo- temperatura roztworu wzrasta

To jest skutek, Q byłoby zapisane po stronie produktów, podczas przebiegu tej reakcji wydziela się energia, a skutkiem jest podniesienie T roztworu

[Melatonina]

Jeżeli na przebieg reakcji jest potrzebna energia pochodząca z układu to nie powinna to być reakcja ani egzotermiczna ani endotermiczna - bo nie ma wymiany energii z otoczeniem energia jest pozyskiwana z ciepłoty układu. Więc tego też nie rozumiem.

Założyłam, że w tym doświadczeniu co napisałeś, że temperatura się obniżyła i zapytałeś dlaczego tk jest, ze byłą wcześniej ogrzana, czyli dostarczono do neij enegrii.

[Giardia Lamblia]

Rozpuszczanie glukozy nie jest reakcją endotermiczną nie trzeba przecież osiągnąć energii aktywacji by zapoczątkować rozpuszczanie jej.

Każda reakcja będzie miała jakąś energię aktywacji, tylko nie koniecznie musi być ona osiągana w temperaturze dodatniej (np. bliskiej temperaturze pokojowej). Zarówno reakcje endotermiczne, jak i egzotermiczne posiadają energię aktywacji.

Jeżeli na przebieg reakcji jest potrzebna energia pochodząca z układu to nie powinna to być reakcja ani egzotermiczna ani endotermiczna - bo nie ma wymiany energii z otoczeniem energia jest pozyskiwana z ciepłoty układu. Więc tego też nie rozumiem.

Układ można różnie definiować. W tym wypadku to woda przekazuje swoją energię cząsteczkom, które będą dysocjować. Woda traci energię, cząsteczki ją dostają - rozpadając się na jony. Reakcja endoenergetyczna (woda oziębia się).

Temperatura wzrasta a jest to proces endoenergetyczny - ponieważ zostaje dostarczona energia z zewnątrz. Więc tego też nie rozumiem.

Co innego ogrzać żeby zwiększyć rozpuszczalność, a co innego samoistne (bez wymiany woda ↔ otoczenie) ogrzanie/ochłodzenie w wyniku rozpuszczania.

Ogólnie najlepiej jakby wypowiedział się ktoś bardziej obyty z tym tematem - dla mnie jest on trochę zbyt fizyczny.

[minnie_the_moocher]

Dzięki Melatonina i Giardia Lamblia za odpowiedzi

Rozpuszczanie glukozy nie jest reakcją endotermiczną nie trzeba przecież osiągnąć energii aktywacji by zapoczątkować rozpuszczanie jej. ( wg mnie, mogę się mylić)

A mając roztwór nasycony - aby zwiększyć jeszcze rozpuszczalność glukozy - trzeba przecież podgrzać układ. Inaczej glukoza będąca w nadmiarze się nie rozpuści.

W endotermicznej:
Zakładam, że jest to jakaś zleweczka z podgrzanym roztworem.
Wzrost temperatury jest tutaj niezbędny do zapoczątkowania reakcji, częśc energii jest zużywana (np akumulowana w wiązaniach), więc po reakcji temperatura roztworu będzie niższa, więc w równaniu Q znajdowałoby się po stronie substratów.

Nie rozumiem. Wzrost temperatury jest potrzebny do zapoczątkowania tylko? Część energii jest zużywana - energii układu czy energii pochodzącej z otoczenia? Nie rozumiem też związku z temperaturą.

podczas przebiegu tej reakcji wydziela się energia, a skutkiem jest podniesienie T roztworu

T roztworu nie wiąże się z energią układu? Mam rozumieć - im wyższa temperatura roztworu - tym mniejszą ma on energię? Podgrzewanie wody - jej temperatura rośnie - to reakcja egzoenergetyczna? Bo na to mi wychodzi. A to mi nie pasuje.

Założyłam, że w tym doświadczeniu co napisałeś, że temperatura się obniżyła i zapytałeś dlaczego tk jest, ze byłą wcześniej ogrzana, czyli dostarczono do neij enegrii

Przepraszam, ale nie rozumiem.

Układ można różnie definiować. W tym wypadku to woda przekazuje swoją energię cząsteczkom, które będą dysocjować. Woda traci energię, cząsteczki ją dostają - rozpadając się na jony. Reakcja endoenergetyczna (woda oziębia się).

A więc tutaj woda jest otoczeniem po prostu, tak?

Co innego ogrzać żeby zwiększyć rozpuszczalność, a co innego samoistne (bez wymiany woda ↔ otoczenie) ogrzanie/ochłodzenie w wyniku rozpuszczania.

W jakim sensie co innego ?

Pozdrawiam

[Giardia Lamblia]

A mając roztwór nasycony - aby zwiększyć jeszcze rozpuszczalność glukozy - trzeba przecież podgrzać układ. Inaczej glukoza będąca w nadmiarze się nie rozpuści.

Tak, tylko glukoza nie dysocjuje - to nie jest dobry przykład obrazujący zależności przy rozpuszczaniu soli.

Nie rozumiem. Wzrost temperatury jest potrzebny do zapoczątkowania tylko? Część energii jest zużywana - energii układu czy energii pochodzącej z otoczenia? Nie rozumiem też związku z temperaturą.

O tym pisałem w swoim poprzednim poście, ale jeszcze raz, całościowo:

Co się dzieje w roztworze wodnym po wprowadzeniu do niej substancji rozpuszczalnej?

a) ciepło (energia cząsteczek wody) jest zużywane do zerwania wiązania (związki dysocjujące) - cząsteczki wody tracą energię (entalpia ujemna)
b) ciepło (energia cząsteczek wody) jest zwiększane w wyniku otaczania jonów/cząsteczek przez cząsteczki (dipole) wody, powstają wiązania między cząsteczkami wody a substancją rozpuszczoną

Jeżeli ciepło oddane podczas rozpuszczania jest wyższe od tego, które jest potrzebne do zerwania wiązania w soli to sumaryczna entalpia tej reakcje wskazywać będzie na proces egzotermiczny - woda się ociepla. Podgrzanie układu hamuje rozpuszczanie substancji (zmniejsza rozpuszczalność).

Jeżeli ciepło oddane podczas rozpuszczania jest niższe od tego, które jest potrzebne do zerwania wiązania w soli to sumaryczna entalpia tej reakcje wskazywać będzie na proces endotermiczny - woda się oziębia. Podgrzanie układu ułatwia rozpuszczanie substancji (zwiększa rozpuszczalność).

A więc tutaj woda jest otoczeniem po prostu, tak?

Tak

W jakim sensie co innego ?

Troszeczkę się zagalopowałem. Tak właściwie to jest to to samo, w tych problemach o których tutaj piszemy. Chodziło mi o to, żebyś przestał traktować jako otoczenie to, co jest dookoła wody. To woda jest tutaj otoczeniem dla substancji rozpuszczanej.

[minnie_the_moocher]

Nooo więc.

Tak, tylko glukoza nie dysocjuje - to nie jest dobry przykład obrazujący zależności przy rozpuszczaniu soli.

Ogólnie kwestia tyczy się procesów.

O tym pisałem w swoim poprzednim poście, ale jeszcze raz, całościowo:

Nie rozumiałem co Melatonina miała na myśli.

Co się dzieje w roztworze wodnym po wprowadzeniu do niej substancji rozpuszczalnej?

a) ciepło (energia cząsteczek wody) jest zużywane do zerwania wiązania (związki dysocjujące) - cząsteczki wody tracą energię (entalpia ujemna)
b) ciepło (energia cząsteczek wody) jest zwiększane w wyniku otaczania jonów/cząsteczek przez cząsteczki (dipole) wody, powstają wiązania między cząsteczkami wody a substancją rozpuszczoną

Taki opis powinien zawierać podręcznik. Albo to ja jestem słabo pojętny albo z jego czytania wynikają same sprzeczności - endo to egzo i vice versa.

Jeżeli ciepło oddane podczas rozpuszczania jest wyższe od tego, które jest potrzebne do zerwania wiązania w soli to sumaryczna entalpia tej reakcje wskazywać będzie na proces egzotermiczny - woda się ociepla. Podgrzanie układu hamuje rozpuszczanie substancji (zmniejsza rozpuszczalność)

Skoro woda jest otoczeniem - to podgrzewając układ podgrzewam też otoczenie? A raczej to układ podgrzewa się w wyniku podgrzania otoczenia. A dlaczego podgrzanie układu hamuje rozpuszczanie się substancji? Rozumuję tak - substancja rozpuszczona zyskując energię - bo układ się ociepla - powinna sprawniej dysocjować skoro otrzymuje jeszcze więcej energii na rozpad.

Chodziło mi o to, żebyś przestał traktować jako otoczenie to, co jest dookoła wody.

W podręczniku jest napisane - wszystko poza układem to otoczenie". Dlatego się tego trzymałem.

Z resztą w podręczniku ciągle to sugerują - jakoby roztwór z probówką był układem a wszystko poza nim - otoczeniem.

[DMchemik]

W tej dyskusji jakby zabrakło jednego. Kierunek przepływu ciepła określa temperatura, zawsze od ciała cieplejszego do zimniejszego". Jeśli proces jest endotermiczny (wolę to określenie niż egzoenergetyczny, bo w końcu mamy termodynamikę, a nie energodynamikę) to temperatura układu spada, tak wiec jeśli początkowo temp. układu i otoczenia jest ta sama, to choć temperatura układu spada, to zaczyna się wymiana ciepła pomiędzy układem a toczeniem. Otoczenie zaczyna go ogrzewać aż do ponownego wyrównania temperatur. Wewnętrzna energia układu wzrosła, bo jest w nim dodatkowo zgromadzona energia przekazania podczas ogrzewania.

[minnie_the_moocher]

cześć DMchemik tak rano wstajesz?

Energia cieplna powinna przechodzić od cieplejszego układu do tego zimniejszego". A wtedy ten pierwszy ochładza się

O przepływie ciepła wspomniałem gdzieś na początku.

Jeśli proces jest endotermiczny (wolę to określenie niż egzoenergetyczny, bo w końcu mamy termodynamikę, a nie energodynamikę) to temperatura układu spada

Nie jestem pewien jak to mam rozumieć. Proces ogrzewania wody - temperatura wzrasta - z tego wynika że to proces egzotermiczny?

Chodzi może Ci o to - w procesie wykorzystywana jest do niego energia cieplna - układ się ochładza chociaż jego energia wewnętrzna wzrasta. Aby proces nadal trwał - trzeba dostarczyć następne porcje energii z zewnątrz.

Tylko teraz woda wraz z substancją jest traktowana jako układ - chyba. Więc już nie wiem jak mam do niej podchodzić - jak do układu czy jak do otoczenia?

[Giardia Lamblia]

Albo to ja jestem słabo pojętny albo z jego czytania wynikają same sprzeczności - endo to egzo i vice versa.

Suma 2 procesów procesów składowych rozpuszczania - jeden egzotermiczny i jeden endotermiczny, w efekcie da nam albo proces rozpuszczania o efekcie endotermicznym, albo egzotermicznym (obserwowalne). W zależności od wielkości ciepła wymienianego w każdym z tych 2 składowych procesach.
Upraszając maksymalnie (idąc tokiem myślenia z tego co napisałeś) rozpuszczanie soli to zarówno proces endotermiczny jak i egzotermiczny. Tylko nas obchodzi obserwowalny efekt - ogrzanie/ochłodzenie wody. Na podstawie tego obserwowalnego efektu stwierdzamy czy reakcja jest endo-, czy też egzotermiczna.

Co do traktowania wody jako układu/otoczenia - może lepiej DMchemik się wypowie. Ja nie przykładałem do takiego dokładnego definiowania specjalnej wartości, ważniejsze wydawało mi się zrozumienie procesów niż ich poprawne, podręcznikowe nazywanie.

[minnie_the_moocher]

Ja nie przykładałem do takiego dokładnego definiowania specjalnej wartości, ważniejsze wydawało mi się zrozumienie procesów niż ich poprawne, podręcznikowe nazywanie.

Chodzi też o to że nazywanie wody raz otoczeniem a raz układem jest dość niejednoznaczne.

Suma 2 procesów procesów składowych rozpuszczania - jeden egzotermiczny i jeden endotermiczny

To jest dla mnie istotna odpowiedź - dziękuję.

Czy dobrze myślę?

w etapie I woda oddaje pewną ilość energii cieplnej
w etapie II woda przyjmuje pewną ilość energii cieplnej

jeśli w etapie II woda przyjmie więcej energii niż oddała w etapie I to zaobserwujemy wzrost temperatury roztworu

jeśli w etapie II woda przyjmie mniej energii niż oddała w etapie II to zaobserwujemy spadek temperatury roztworu

jednak woda jest traktowana jako otoczenie - układem jest substancja rozpuszczana

substancja rozpuszczana w etapie I przyjmuje pewną ilość energii od wody a w etapie II oddaje pewną ilość energii cząsteczkom wody

jeśli przyjmie więcej niż odda - temperatura roztworu spadnie - a jako że energetyczny bilans dla substancji jest na plus - jest to reakcja endoenergetyczna

jeśli przyjmie mniej niż odda - temperatura roztworu wzrośnie - a jako że energetyczny bilans dla substancji jest na minus - jest to reakcja egzoenergetyczna

wnioski

jest problem z definiowaniem układu i otoczenia - z logicznego punktu widzenia układ dotyczy wszystkich czynników biorących udział w procesie - wydaje się że woda powinna być zaliczana do układu, ale jest inaczej

poza tym mówi się o wodzie i substancji rozpuszczanej jako o roztworze - który jednak nie jest układem - składa się zarówno z układu [substancji rozpuszczonej] jak i otoczenia [wody]

jednak jest to dla mnie nie logiczne

po drugie - nie zawsze przy wzroście temperatury mówi się o procesie egzoenergetycznym - ten wzrost może być powodowany od zewnątrz - np. przy rozpuszczaniu większej ilości glukozy niż na to pozwala aktualna temperatura roztowru - trzeba go wtedy podgrzać. Proces jest endoenergetyczny a temperatura wzrasta.

W powyższym przypadku proces egzoenergetyczny zachodzi dla otoczenia - ponieważ energia wewnętrzna otoczenia spada na wskutek ogrzewania układu.

procesy endoenergetyczne i egzoenergetyczne mają podobną zasadę działania co procesy redukcji i utleniania - zachodzą oba na raz - w sumie dlatego zasadne jest mówienie o procesie endoenergetycznym ponieważ jest tylko połową zachodzącego zdarzenia - tak jak nie powinno się mówić o reakcji utleniania - ale o procesie utleniania.

pytanie - dlaczego ogrzewanie podczas egzoenergetycznego procesu hamuje rozpuszczanie się substancji?