Biến đổi năng lượng

• Phản ứng tỏa nhiệt giải phóng năng lượng — môi trường xung quanh ấm lên; phản ứng thu nhiệt hấp thụ năng lượng — chúng làm mát.
• Đồ thị biểu diễn phản ứng cho thấy năng lượng kích hoạt và biến đổi tổng thể; (HT) năng lượng liên kết cộng lại cũng kể cùng câu chuyện.
• Pin hóa học và pin nhiên liệu (chỉ hóa học) chuyển hóa năng lượng phản ứng thành điện năng.

Năng lượng được bảo toàn: năng lượng truyền ra môi trường xung quanh đến từ kho lưu trữ của sản phẩm. Một phản ứng tỏa nhiệt truyền năng lượng ra ngoài — nhiệt độ môi trường xung quanh tăng (đốt cháy, nhiều phản ứng oxi hóa, trung hòa; ứng dụng: túi giữ ấm tay, lon tự đun nóng). Một phản ứng thu nhiệt hấp thụ năng lượng vào trong — nhiệt độ giảm (nhiệt phân, axit citric + natri hiđrocacbonat; ứng dụng: gói chườm lạnh chấn thương thể thao). Đánh giá từng loại dựa trên sự thay đổi nhiệt độ của môi trường xung quanh; không cần tính toán ΔH.

Đồ thị biểu diễn phản ứng: các phản ứng cần các hạt va chạm có ít nhất là năng lượng kích hoạt. Vẽ và đọc sơ đồ mức năng lượng — năng lượng tương đối của chất tham gia và sản phẩm, mũi tên năng lượng kích hoạt từ mức chất tham gia, biến đổi năng lượng tổng thể, đường cong giữa. Tỏa nhiệt: sản phẩm nằm dưới chất tham gia; thu nhiệt: sản phẩm nằm trên.

(HT) Năng lượng liên kết: năng lượng được cung cấp để phá vỡ liên kết chất tham gia và thải ra khi hình thành liên kết sản phẩm:

• tỏa nhiệt — quá trình hình thành giải phóng nhiều hơn chi phí phá vỡ;
• thu nhiệt — chi phí phá vỡ lớn hơn năng lượng giải phóng khi hình thành.

Biến đổi tổng thể = Σ(năng lượng liên kết bị phá vỡ) − Σ(năng lượng liên kết hình thành). Chất xúc tác làm giảm năng lượng kích hoạt — nó không thay đổi biến đổi năng lượng tổng thể.

RP4: điều tra các biến số ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong dung dịch phản ứng (ví dụ: thể tích/nồng độ) — lập kế hoạch biến số, đo ΔT, vẽ biểu đồ, rút kết luận.

Pin chứa các chất hóa học phản ứng để tạo ra điện năng. Điện áp phụ thuộc vào loại điện cực và electrolyte; một pin đơn giản là hai kim loại khác nhau trong electrolyte — kim loại hoạt động hơn tạo ra điện áp cao hơn (nó giải phóng electron dễ dàng hơn). Pin sạc/battery = các cell được mắc nối tiếp để tăng điện áp.

Pin không tái nạp (kiềm) ngừng hoạt động khi chất phản ứng bị tiêu hao hết; pin tái nạp đảo ngược phản ứng khi có dòng điện bên ngoài cung cấp.

Pin nhiên liệu: nhiên liệu (ví dụ: hydro) + oxy được cung cấp liên tục; nhiên liệu bị oxy hóa điện hóa để tạo ra hiệu điện thế. Phản ứng tổng quát: hydro → nước. Đánh giá so với pin tái nạp: không phát thải tại điểm sử dụng, bổ sung nhiên liệu liên tục; nhưng việc lưu trữ, sản xuất hydro và chi phí là hạn chế. (HT) Phương trình nửa cho pin nhiên liệu hydro:

• Điện cực âm: 2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ (hoặc 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻)
• Điện cực dương: O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O (hoặc O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻)

• Định nghĩa phản ứng tỏa nhiệt/nhiệt thu dựa trên sự thay đổi nhiệt độ, kèm hai ví dụ và hai ứng dụng cho mỗi loại.
• Vẽ cả hai biểu đồ năng lượng phản ứng với năng lượng kích hoạt và biến thiên năng lượng tổng thể được ghi chú rõ ràng.
• (HT) Tổng năng lượng liên kết theo cả hai chiều; ảnh hưởng của chất xúc tác lên biểu đồ năng lượng.
• (Hóa học) Các yếu tố ảnh hưởng đến điện thế tế bào; so sánh pin tái nạp và không tái nạp; phương trình và đánh giá pin nhiên liệu.