Physikalische Chemie. Peter W. Atkins
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Название: Physikalische Chemie
Автор: Peter W. Atkins
Издательство: John Wiley & Sons Limited
Жанр: Химия
isbn: 9783527828326
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S2.3.8‡ Silylen (SiH2) ist ein wichtiges Intermediat bei der thermischen Zersetzung von Siliciumwasserstoffen wie Silan (SiH4) und Disilan (Si2H6). Moffat et al. geben für die Standardbildungsenthalpie von Silylen einen Wert von +274 kJ mol–1 an (H.K. Moffat, K.F. Jensen und R.W. Carr, J. Phys. Chem. 95, 145 (1991)). Gegeben sind außerdem ΔBH⊖(SiH4) = +34,3 kJ mol–1 und ΔBH⊖(Si2H6) = +80,3 kJ mol–1 (CRC Handbook of Chemistry and Physics, 2008). Berechnen Sie die Standardenthalpien der folgenden Reaktionen:
1 (a) SiH4 (g) → SiH2 (g) + H2 (g)
2 (b) Si2H6 (g) → SiH2 (g) + SiH4 (g)
S2.3.9 Wie in Aufgabe S2.2.4 erwähnt kann es sinnvoll sein, die Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazität durch die empirische Beziehung Cp,m = α + βT + γT2 auszudrücken. Schätzen Sie mithilfe dieser Beziehung die Standardverbrennungsenthalpie von Methan zu Kohlendioxid und Wasserdampf bei 500 K ab. Verwenden Sie hierzu die folgenden Daten:
| α/(J K–1 mol–1) | β/(mJ K–2 mol–1) | γ/(μJ K–3 mol–1) | |
| CH4 (g) | 14,16 | 75,5 | –17,99 |
| CO2(g) | 26,86 | 6,97 | –0,82 |
| O2(g) | 25,72 | 12,98 | –3,862 |
| H2O (g) | 30,36 | 9,61 | 1,184 |
S2.3.10 In der folgenden Abb. 2.31 sind Daten aus einem DSC-Experiment mit Lysozym aus Hühnereiweiß gezeigt (G. Privalov et al., Anal. Biochem. 79, 232 (1995)), die (ausgehend von Kalorien) in die Einheit Joule umgerechnet wurden.
1 (a) Bestimmen Sie die Enthalpie für die Entfaltung dieses Proteins, indem Sie die Kurve integrieren.
2 (b) Berechnen Sie die Änderung der Wärmekapazität, die mit diesem Konformationsübergang einhergeht.
Abb. 2.31 Daten eines DSC-Experiments mit Lysozym aus Hühnereiweiß.
S2.3.11 Biologische Zellen können Glucose bei guter Sauerstoffversorgung vollständig zu CO2 und H2O oxidieren (sogenannte aerobe Oxidation). Bei intensiver körperlicher Betätigung kann es vorkommen, dass Muskelzellen zu wenig Sauerstoff bekommen. In diesem Fall wird ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Milchsäure (CH3CH(OH)COOH) umgewandelt (sogenannte anaerobe Glykolyse).
1 (a) In einem Bombenkalorimeter mit einer Wärmekapazität von 641 J K–1 wurden 0,3212 g Glucose verbrannt. Der beobachtete Temperaturanstieg betrug 7,793 K. Berechnen Sie (i) ΔCH⊖, (ii) ΔCU⊖ und (iii) ΔBH⊖ von Glucose.
2 (b) Geben Sie den energetischen Vorteil (freigesetzte Wärme in Kilojoule pro Mol) der vollständigen aeroben Oxidation von Glucose im Vergleich zur anaeroben Glykolyse zu Milchsäure an.
Abschnitt 2.4 – Zustandsfunktionen und totale Differenziale
Diskussionsfragen
D2.4.1 Wie hängt die Innere Energie eines Van-der- Waals-Gases bei konstanter Temperatur vom Volumen ab? Begründen Sie Ihre Antwort.
D2.4.2 Erklären Sie, warum ein ideales Gas keine Inversionstemperatur besitzt.
Leichte Aufgaben
L2.4.1a Schätzen Sie den Binnendruck von Wasserdampf, den Sie als Van-der-Waals-Gas behandeln können, bei 1,00 bar und 400 K mithilfe der Beziehung
L2.4.1b Schätzen Sie den Binnendruck von Schwefeldioxid, das Sie als Van-der-Waals-Gas behandeln können, bei 1,00 bar und 298 K mithilfe der Beziehung
L2.4.2a Für ein Van-der-Waals-Gas gilt
L2.4.2b Wiederholen Sie Aufgabe L2.4.2a für die isotherme Expansion von Argon von 1,00 dm3 auf 30,00 dm3 bei 298 K.
L2.4.3a Die Abhängigkeit des Volumens einer Flüssigkeit von der Temperatur werde beschrieben durch
(V′ ist das Volumen bei 300 K). Berechnen Sie den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, α, bei 320 K.
L2.4.3b Die Abhängigkeit des Volumens einer Flüssigkeit von der Temperatur werde beschrieben durch
(V′ ist das Volumen bei 298 K). Berechnen Sie den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, α, bei 310 K.
L2.4.4a Der Koeffizient der isothermen Kompressibilität, κT, von Wasser bei 293 K beträgt 4,96 × 10–5 atm–1. Berechnen Sie, welcher Druck ausgeübt werden müsste, damit die Dichte um 0,10 % zunimmt.
L2.4.4b Der Koeffizient der isothermen Kompressibilität, κT, von Blei bei 293 K beträgt 2,21 × 10–6 atm–1. Berechnen Sie, welcher Druck ausgeübt werden müsste, damit die Dichte um 0,10 % zunimmt.
L2.4.5a Verwenden Sie die Angaben aus dem Tabellenteil im Anhang dieses Buchs, um die Differenz zwischen den molaren Wärmekapazitäten Cp,m – CV,m für flüssiges Benzol bei 298 K zu bestimmen.
L2.4.5b СКАЧАТЬ