|
 |
|
Poštovani,
Hvala Vam na trudu, utrošenom vremenu i pojašnjenju.
Što se tiče Vašeg odgovora malo mi je nejasno sljedeće:
„…Taj princip vrijedi i kad se reakcijske entalpije računaju preko entalpija veza. Da bi se izbjegle zabune, treba znati da je entalpija veze, kao i energija veze, definirana kao entalpija reakcije u kojoj se neka veza kida. To znači da nemamo entalpije nastajanja sudionikâ reakcije, nego entalpije njihovog nestajanja. Primjerice, u zamišljenoj reakciji….“:
-Nemamo li tu entalpije nastajanja veza kad nastaju produkti- dakle kidaju se kemijske veze u reaktantima (energija se veže) i stvaraju se nove veze u produktima (energija se oslobađa)?
Nisam baš uspjela shvatiti što ste htjeli reći kad ste napisali da Inverzija proizlazi iz toga što entalpije veze nisu entalpije nastajanja, nego entalpije procesâ u kojima nešto nestaje tj. troši se.
Ne razumijem na koji način te entalpije nastajanja utječu na to da se obrnuto računaju promjene reakcijske entalpije. Zašto ne može ići isto? Da li je to stvar matematike ili čega?
Nisam baš shvatila najbolje bit toga pa ako biste mi mogli još malo pojasniti.
Ovako nekako sam si to percipirala- uvijek se oduzima veća vrijednost entalpija od manje:
Ako se reaktanti troše a produkti nastaju znači da se prirast reakcijske entalpije računa na način da se oduzme entalpija produkata od entalpije reaktanata (konačno se oduzima od početnog jer se produkti stvaraju nakon reaktanata) , a ako se prirast reakcijske entalpije računa preko entalpije veze oduzima se Hr-Hp (entalpija reaktanata minus entalpija produkata) jer se kod kidanja veze troši energija odnosno entalpija kidanja veze obično je veća od entalpije nastajanja veze.
Što se tiče brzina reakcije sve je nekako površno napisano i u samim udžbenicima pa nije čudno što srednjoškolci imaju problema. U zadnje vrijeme vidjela sam i na nekim drugim forumima da se često raspravlja o tome kada u izraz za brzinu reakcije staviti stehiometrijski koeficijent, a kada ne, pa rasprave tipa može li brzina biti negativna ili ne može. Pa kad je toliko zbunjaže oko toga smatram da i to nešto indicira- jednostavno maknuti takve stvari iz nastavnog plana i programa za srednju školu, pogotovo zato jer i sami nastavnici imaju s tim problema.
Mene je u takvim zadacima zbunio stehiometrijski
koeficijent. Svugdje piše da je on negativan za reaktante budući da se oni naravno troše u kemijskoj reakciji, a pozitivan za produkte jer oni nastaju, no svugdje se u izraz za brzinu reakcije ubacuje pozitivna vrijednost stehiometrijskog koeficijenta bilo da se radi o reaktantima bilo da se radi o produktima. Nigdje nisam vidjela da je za reaktante isti negativan! Isto tako i kod promjene reakcijske entalpije koja se računa preko entalpija stvaranja svugdje u objašnjenju piše da je stehiometrijski koeficijent negativan za reaktante a pozitivan za produkte, no i tu se naravno uvijek uzima njegova pozitivna vrijednost. Ne razumijem koja je svrha toga?
U pitanju:
http://eskola.chem.pmf.hr/odgovori/odgovor.php3?sif=16411
radi se o tome da se na kojekakvim ispitima mora zaokružiti točan odgovor i većinom je koliko sam vidjela uvijek točan onaj odgovor gdje je brzina pozitivna.
U svakom udžbeniku gdje piše izraz za brzinu reakcije svugdje je napisan predznak minus ispred izraza za promjenu koncentracije reaktanata.
Ne znam da li se može razmišljati na način: v=-DC/Dt -> pošto se radi o reaktantima, promjena njihove koncetracije je negativna što znači da ispred DC ide predznak minus, i predznak minus u izrazu za brzinu reakcije znači da se poništavaju pa time brzina ima pozitivnu vrijednost.
Hvala,
Srdačan pozdrav
|
|
Ime i prezime:
Mirjana Vrdoljak
vrdoljak.mirjana3@gmail.com
|
 |
 |
(Prethodno pitanje, na koje se ovo nastavlja, može se naći ovdje.)
Što se nejasnoća tiče, problem je vjerojatno to što se miču referentne vrijednosti – što je u jednoj reakciji produkt, u drugoj može biti i reaktant. Bojim se da će svaki pokušaj raspetljavanja završiti još gorim zapetljavanjem, tako da ću se radije prebaciti na aritmetiku. Ona je barem jednoznačna.
U prošlom sam odgovoru kao primjer naveo jednu zamišljenu reakciju, a sad ću drugu:
AB + CD → AC + BD ΔrH
Entalpija s desne strane jednadžbe te reakcije bit će njezina reakcijska entalpija. Nju se, osim mjerenjem, može računati barem na dva načina: iz entalpija nastajanja sudionikâ te reakcije, te iz njihovih entalpija veza. U oba slučaja u pozadini će biti nekakva aritmetika, ne samo s vrijednostima entalpija, nego i s jednadžbama reakcija čijim se linearnim kombinacijama (tj. zbrajanjem i oduzimanjem) može dobiti gornja jednadžba.
Krenimo od entalpija nastajanja. Da ne idemo predaleko u smišljanju, neka A, B, C i D budu elementi čije su elementarne tvari sazdane od dvoatomnih molekula: A2, B2, C2, D2. Entalpije nastajanja sudionikâ gornje reakcije bit će onda, redom, vezane za iduće reakcije:
1/2 A2 + 1/2 B2 → AB ΔfH(AB)
1/2 C2 + 1/2 D2 → CD ΔfH(CD)
1/2 A2 + 1/2 C2 → AC ΔfH(AC)
1/2 B2 + 1/2 D2 → BD ΔfH(BD)
Za slučaj da vam se to učini vrijednim propitkivanja, entalpije nastajanja definirane su po formulskoj jedinki produkta, tako da se kod ovih reakcija ne držimo pravila o najmanjim cijelim stehiometrijskim koeficijentima koji će biti međusobno prosti, već se konačan oblik jednadžbe dobiva tako da se ispravno izjednačena jednadžba nastajanja neke tvari iz elementarnih tvari na kraju dijeli s apsolutnom vrijednošću stehiometrijskog koeficijenta uz tu tvar. Posljedica toga su razlomci među stehiometrijskim koeficijentima reaktanata.
Također, reaktanti su ovdje po definiciji elementarne tvari u standardnim stanjima, čije su entalpije nastajanja silom prilika jednake nuli (jer bi one po definiciji entalpije nastajanja nastajale iz sebe samih).
Računu entalpije prve reakcije prethodi račun kojim se iz četiriju donjih jednadžbi dobiva spomenuta prva jednadžba. Dosta očito, sve što treba napraviti je zbrojiti druge dvije jednadžbe i oduzeti prve dvije, a isto treba onda napraviti i s njihovim entalpijskim reakcijama tj. s entalpijama nastajanja sudionikâ prve reakcije. Time smo i računskim putem došli do onoga što sam u prethodnom odgovoru pokušao opisati riječima.
Opet za slučaj da je logika negdje upitna, u pozadini ovih računa leži Hessov zakon, koji je opet posljedica zakona o očuvanju energije. On ukratko veli da je ukupna promjena entalpije u nekom procesu neovisna o tomu kojim točno putevima proces ide, odnosno da su bitni samo konačno i početno stanje, ali ne i međukoraci. Upravo taj zakon omogućava da se s entalpijama može slobodno računati, tj. da se pojedine reakcije mogu misleno komadati na manje korake, ili isto tako zbrajati u ukupne reakcije.
Uglavnom, nakon što smo ono gore pozbrajali i pooduzimali, dobivamo izraz koji nam je od početka poznat, tj. da ćemo reakcijsku entalpiju dobiti tako da pozbrajamo entalpije nastajanja produkata i oduzmemo reakcije nastajanja reaktanata:
ΔrH = ΔfH(AC) + ΔfH(BD) ‒ ΔfH(AB) ‒ ΔfH(CD)
Sad možemo na entalpije veza. Pripadne reakcije u ovom će primjeru redom biti:
AB → A + B ΔbH(AB)
CD → A + B ΔbH(CD)
AC → A + B ΔbH(AC)
BD → A + B ΔbH(BD)
Ovdje nije zgorega uočiti da ovo ne samo da nisu entalpije nastajanja ovih četiriju tvari, nego to nisu niti suprotne reakcije, budući da su produkti pojedinačni atomi, a ne elementarne tvari. Aritmetika, međutim slijedi istu logiku: sve što treba je naći kakva će linearna kombinacija ovih četiriju jednadžbi dati jednadžbu s kojom smo počeli, a onda istu kombinaciju napraviti i s reakcijskim entalpijama. Kao i kod entalpija nastajanja, i ovdje je rješenje dosta očito. Prve dvije jednadžbe treba zbrojiti, a druge dvije oduzeti, što će se onda manifestirati i u računu s entalpijama:
ΔrH = ΔbH(AB) + ΔbH(CD) ‒ ΔbH(AC) ‒ ΔbH(BD)
Usporedimo li sad tu jednadžbu s onom koja koristi entalpije nastajanja, vidimo da su predznaci u njima suprotni. Razlika, dakle, proizlazi iz toga kako su koji procesi definirani. Matematiku se tu u prvom redu može proglasiti sredstvom "zločina".
Što se vaših interpretacija tiče, iznosi, odnosno predznaci konkretnih promjena posve su nebitni za to kako ćemo računati. Gleda se samo to na koji način neka tvar sudjeluje u reakciji tj. njezin stehiometrijski koeficijent. Naime, pogledamo li malo bolje gornje jednadžbe, možemo uočiti da se umjesto zbrajanja i oduzimanja entalpija mogu popzbrajati umnošci entalpija i pripadnih stehiometrijskih koeficijenata. To se može elegantno izraziti pomoću sumacijâ, ali ovdje mi to ne dopuštaju ni prostor ni vrijeme, a ni tehnička podloga ove stranice. Ako ste upoznati s tom matematičkom notacijom, svakako preporučam pokušati samostalno izvesti i te izraze, a općenito bih rekao da se ova materija ne može propisno savladati bez korištenja olovke i papira. Dakle, nakon što pročitate ovaj odgovor, najbolje bi bilo da ove jednadžbe pokušate samostalno izvesti.
Situacija s predznacima u kemijskoj kinetici nije bitno drugačija. Prvo treba pri ruci imati jasne i točne definicije toga što je što (dosta njih može se naći u arhivi E-škole), a zatim treba na papiru raspisati konkretne formule. Ovdje ću reći samo to da su stehiometrijski koeficijenti reaktanata negativni zbog toga što su kemijske jednadžbe u svojoj srži matematičke, a pišu se u svojim apsolutnim vrijednostima kako iz povijesnih, tako i iz praktičnih razloga, slično kao što se jedinice u indeksima sustavno preskaču.
Za problem s nedorečenostima u udžbenicima kemije nisam siguran da će se riješiti izbacivanjem određenog komada gradiva. S jedne strane, predznaci u stehiometriji i kemijskoj kinetici nisu jedini slučaj da učenici imaju masovnih problema s probavljanjem gradiva. Sličan slučaj imamo i s osnovama kvantne kemije, koje su također učenicima često posve nejasne, s tim da bih se za njih možda i mogao složiti da nemaju što raditi u školskoj nastavi. Krenemo li, dakle, izbacivati sve konfuzne teme, nije sigurno kad ćemo stati, ako uopće. S druge strane leži to što su neki od udžbenikâ kemije pisani takoreći ispod razine prikladne za upotrebu, što bi značilo da problem možda i nije u gradivu niti u učenicima, već nekim autorima udžbenikâ, a vjerojatno i u nekim nastavnicima, koji bi trebali biti u stanju kompenzirati nedostatke udžbenikâ vlastitim znanjem. Kako udžbenike nikad nisam sustavno proučavao, a niti sam se dosad bavio pisanjem istih, o sudjelovanju u nastavi da ne govorim, to ne mogu ništa reći o tomu koliko su opsežni ti problemi niti koliko ih je lako ispraviti. Dojam mi se, naime, temelji na nekoliko dosta nesretnih primjera koje sam vidio prije nekoliko godina te pitanjima koje ovdje dobivamo i pričama ljudi koji su na ovaj ili onaj način doživjeli nastavu kemije. Prema tome, ideje koje ću iznijeti u idućem odlomku imaju svojih, vjerojatno povećih ograničenja.
Za početak, nisam dojma da su dosadašnje reforme nastave kemije donijele osobitog napretka, osim po pitanju većeg udjela praktične nastave. Shodno tome, najmudrije bi bilo krenuti ispočetka tj. napisati novi nastavni plan koji bi prvo popisao sva (temeljna) znanja iz kemije i organizirao ih u razvojni dijagram koji bi pokazivao koja znanja moraju prethoditi kojima. Zatim bi se razvojni dijagram projicirao na vremensku liniju i prvo razdijelio po razredima, od prvog osnovne ("pretkemijska" znanja) pa do kraja srednje škole, a zatim razgranao za različite srednjoškolske programe, s prilagodbama za potrebe svakog od njih (sažetije osnove i dodatni sadržaji relevantni za pojedine struke, proširene osnove za gimnazijalce). Nakon toga slijedi "krcanje" programa konkretnim materijalima pomoću kojih će se pojedine teme obrađivati. Ti konkretni materijali trebali bi biti uglavnom usredotočeni na eksperimente i opažanja, iz kojih bi učenici u što većoj mjeri mogli sami doći do spoznaja o tomu kako funkcioniraju mijene tvari. Također, kod svih teorijskih, osobito računskih dijelova, naglasak bi trebao biti na onomu čemu ti računi i teorije služe, a ne na njihovom memoriranju. U idealnom slučaju to bi značilo da eksperimenti imaju kemijski račun kao sastavni dio kako pripreme za pokuse, tako i obrade rezultatâ.
Guranje eksperimentalne nastave ima nekoliko ogromnih problema, od kojih su najveći sigurnost učenikâ i opremljenost škola. Prvi je načelno nerješiv jer su mnoge kemikalije naprosto opasne u nestručnim rukama, ali može se uvelike ublažiti tako da se učenicima odmah na početku nastave kemije demonstriraju opasnosti koje vrebaju iz epruveta. Riječi ne mogu napraviti ono što može par dobrih eksplozija ili predmeti uništeni kiselinama ili lužinama. I, naravno, golema većina temeljnih kemijskih zakonitosti može se proučiti i kroz razmjerno neopasne pokuse, dok sve opasne mogu i moraju izvoditi nastavnici. Drugi problem, (ne)opremljenost škola, također je nerješiv, barem dok nam se društvo ne orijentira na obrazovanje kao jedan od ključnih elemenata samoodržanja. Međutim, i tu se stanje može dosta popraviti tako da se što više eksperimenata izvodi s priručnim sredstvima. Jedna pošteno opremljena kuhinja po svoj je prilici dovoljno opremljena za barem pola kemije osnovne škole.
Zadnji dio bilo kakve reorganizacije praktična je implementacija zacrtanih planova. To je ujedno i najteži dio, budući da je barem dosad bio vezan za politiku, odnosno nužno isprekidan krajevima mandatâ pojedinih ministara obrazovanja. Moj je dojam, naime, da se ozbiljne reforme rade kroz desetljeća, a ne mjesece, tako da me ne čudi da se sad već tridesetak godina uglavnom priča o tomu što treba napraviti i zašto ono napravljeno nije ispalo dobro. Moguće je, jasno, da takovoj retorici u nekoj mjeri kumuje i ljudska priroda, naklonjenija prepoznavanju lošeg nego dobrog. Nadalje, nije mi nezamislivo ni da česti komentari da je svaka nova generacija gora od prethodne dijelom potječu od toga što komentatori stare i zapravo samo žale za mlađim danima. Međutim, nikakve retoričke akrobacije, kao ni promjene perspektive neće poništiti činjenicu da se u domaćem obrazovanju, kako u kemiji, tako i šire, itekako ima što raditi.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
