Elektrolitska ćelija je ćelija u kojoj se električna energija pretvara u kemijsku. Kemijske reakcije se ne dešavaju spontano, već se odvijaju na račun struje koju u ćeliju šalje vanjski izvor i vrši elektrolizu. Promjena slobodne Gibbsove energije ukupnog procesa pozitivna je. Koriste se za elektrolizu tvari ili za spremanje električne energije pretvorbom u kemijsku (akumulatori).
Konstanta ravnoteže (K) prvi put se pojavljuje u zakonu o djelovanju masa koji su 1863. formulirali norveški kemičari C.M. Guldberg i P. Waage. Reverzibilna kemijska reakcija prikazana jednadžbom
u ravnoteži je onda kada je brzina napredne reakcije jednaka brzini povratne reakcije.
Konstanta ravnoteže definirana je odnosom ravnotežnih aktiviteta produkata i reaktanata
Kod praktičnih mjerenja često se aktiviteti zamjenjuju koncentracijama
Za reakcije u plinskoj fazi umjesto koncetracija upotrebljavaju se parcijalni tlakovi
Termodinamička konstanta K nema jedinicu, dok jedinica za Kp i Kc ovisi o broju molekula koje se pojavljuju u stehiometrijskoj jednadžbi (a, b, c i d).
Veličina konstante ravnoteže ovisi o temperaturi. Ako je napredna reakcija egzotermna, konstanta ravnoteže smanjuje se povećanjem temperature. Što je veća konstanta ravnoteže neke kemijske reakcije, to je ravnoteža više pomaknuta na stranu stvaranja produkata reakcije. Položaj uspostavljene ravnoteže može se mijenjati, ali ne i konstanta. Sustav u ravnoteži brani se od promjene tako da nastoji poništiti vanjski utjecaj (Le Chatelierov princip).
Konstanta ravnoteže kemijske reakcije izravno je proporcionalna promjeni standardne Gibbsove slobodne energije
Gibbsova slobodna energija (G) jest energija oslobođena ili apsorbirana u reverzibilnom procesu pri konstantnoj temperaturi i tlaku. Definirana je jednadžbom
gdje je H entalpija, S entropija a T termodinamička temperatura. Naziva se još i Gibbsova energija ili samo slobodna energija.
Promjena Gibbsove slobodne energije, ΔG, određuje smjer kemijske reakcije. Ako je ΔG neke reakcije negativan, reakcija će se spontano odvijati dok se ne uspostavi ravnotežno stanje. Kada je postignuto ravnotežno stanje, onda je ΔG = 0.
Zakonitost termokemijskih pojava otkrio je 1840. ruski kemičar švicarskog porijekla Germain Henri Hess (1802.-1850.). Njegov zakon glasi: Reakcijska toplina neke kemijske promjene ne ovisi o putu kojim reakciju vodimo, već samo o početnom i konačnom stanju sustava. Hessov zakon poznat je i kao zakon o stalnosti zbroja toplina reakcije.
Na primjer, eksperimentalno je određena entalpija oksidacije grafita u ugljikov dioksid i ugljikova monoksida u ugljikov dioksid. Zbog ravnoteže
nije moguće odrediti entalpiju oksidacije grafita u ugljikov monoksid. Međutim, reakcijska toplina te reakcije može se izračunati primjenom Hessovog zakona.
C(s) + O2(g) →← CO2(g) | ΔrH1 = -393 kJ mol-1 |
CO(g) + 1/2O2(g) →← CO2(g) | ΔrH2 = -283 kJ mol-1 |
C(s) + 1/2O2(g) →← CO(g) | ΔrH3 = -110 kJ mol-1 |
Indikator je tvar koja u otopini daje vidljivu promjenu (obično promjenu boje) u prisutnosti kemijske vrste. Koriste se za označavanje završetka kemijske reakcije. Indikatori se dijele prema vrstama kemijskih reakcija u kojima se primjenjuju (kiselo-lužnate, redoks, taložne, kompleksirajuće i adsorpcijske).
Kiselo-bazni indikatori su spojevi, kao npr. fenolftalein i metil oranž, koji reverzibilno mijenjaju boju ovisno o tome je li otopina kisela ili bazna. Oksidacijsko-redukcijski indikatori su tvari koje reverzibilno mijenjaju boju između svog oksidiranog i reduciranog oblika.
Valentni elektroni su elektroni koji se mogu aktivno uključiti u kemijsku promjenu. Obično su to elektroni iz zadnje (valentne) ljuske. Npr. osnovna elektronska konfiguracija natrija jest 1s2 2s2 2p6 3s1, 3s elektron jedini je valentni elektron u atomu. Germanij (Ge) ima sljedeću osnovnu elektronsku konfiguraciju 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2, gdje su 4s i 4p elektroni valentni.
Ako se brzina materijalne točke mijenja od neke početne vrijednosti, vp, u početnom trenutku tp do konačne vrijednosti, vk, u trenutku tk, srednja akceleracija, a definira se kao kvocijent promjene brzine, Δv=vk-vp, i vremenskog intervala, Δt=tk-tp, u kojemu je ta promjena nastala:
Trenutačna akceleracija, a, dobiva se kao granična vrijednost srednje akceleracije kad se Δt približava nuli:
Akceleracija je vektorska veličina. SI jedinica za akceleraciju je m s-2.
Akceleratori su naprave koje služe za ubrzavanje nabivenih čestica (protona, deuterona, α-čestica). Čestice se pod utjecajem električnog polja ubrzavaju, a pomoću magnetnog polja zadržavaju unutar određenog prostora. Kad postignu dovoljno veliku brzinu (tj. dovoljno veliku energiju), usmjeravaju se na metu koju želimo bombardirati. Najpoznatije vrste akceleratora jesu ciklotron, sinhrotron, betatron.
Akceleratori su ubrzivači kemijske reakcije, odnosno katalizatori.
Akumulator (lat. accumulare - nakupljati, nagomilati) jeste naprava za sakupljanje električne energije. Električna energija se tijekom punjenja pretvara u kemijsku energiju produkata koji nastaju u akumulatoru. Najčešće vrste su olovni akumulatori i nikal-kadmijevi akumulatori.
Generalić, Eni. "Kemijska promjena." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav