Capitolul 12
Atomii cu o masă molară de 200 g sunt propulsați spre molecule de hidrogen în repaus. Care va fi viteza minimă necesară pentru ca acești atomi să rupă legătura H - H. Indicăm că
Energia unei legături H - H este egală cu energia molară împărțită la numărul de AVOGADRO:
E = 102 kcal mol - 1 ґ 4.18 J/cal/6.02 10 23 = 427.000 jouli/6.02 10 23
Energia cinetică a unei particule este astfel încât (în SI)
v 2 = 427.000 jouli ґ 2/0.2 = 4.270.000
Se estimează că energia legăturii C - F din perfluormetan este de 485 kJ/mol. Spuneți dacă următoarea reacție se poate face folosind atomi de mercur excitați (4,88 eV):
CF4 + Hg * ® CF3· + ·F + Hg.
Pentru a face posibilă reacția de mai sus, care ar trebui să fie viteza atomilor de mercur, astfel încât energia cinetică a acestor atomi să ofere complementul necesar de energie? ?
Deoarece 1 eV = 1,602 10 - 19 J, echivalentul energetic al 4,88 eV în kJ/mol este de 469,2 kJ/mol.
4,88 eV ґ (1,602 10 - 19 J/eV) = 7,82 10 - 19 J
Această energie este cea susținută de un atom. Pentru un aluniță, energia corespunzătoare va fi:
7,82 10 - 19 J ґ 6,022 10 23 atomi/mol = 469,2 kJ/mol
Ca rezultat, energia luminii considerate este insuficientă pentru a provoca reacția propusă. Energia necesară, 485 kJ/mol, corespunde unei lumini cu lungimea de undă cel mult egală cu 5,04 eV. Într-adevăr, putem relua calculul înapoi sau îl putem scrie
(485 kJ/mol)/(469,2 kJ/mol) = X eV/4,88 eV
Memento: la o lungime de undă mai mică, deci la o frecvență mai mare, fotonii vor avea o energie mai mare decât minimul necesar.
Lipsa de energie este deci de 5,04 - 4,88 eV = 0,16 eV = 2,56 10 - 20 J. Această diferență se va face sub formă de energie cinetică. Viteza minimă va fi deci:
E cinetică = 1/2 m v 2 unde m este masa atomilor de mercur: m = 0,2 kg/mol/6,022 10 23
2,56 10 - 20 J = 1/2 (0,2/6,022 10 23) vmin 2
sau puțin mai mult de 1.410 km/h.
Se estimează că energia legăturii C - H în etan este de 415 kJ/mol. Este posibil să se efectueze fotodescompunerea etanului în funcție de reacție:
Nivelul de excitație al atomilor de sodiu poate fi atins cu o lumină cu lungimea de undă de 589 nm. Am putea lua în considerare ruperea legăturii C-C cu aceiași atomi excitați? Noi stim aia
Fotonii cu lungimea de undă de 589 nm au o energie de 2,087 eV. Prin urmare, aceștia nu au energia minimă necesară pentru a realiza oricare dintre divizările propuse.
Mementouri: E = h n și nu = c/l
nu = (2.998 10 8 m/s)/(589 nm 10 - 9 nm/m) = 5,09 10 14 s - 1
E = h nu = (6,626 10 - 34 J s) ґ (5,09 10 14 s - 1) = 33,72 10 - 20 J
Conversia la eV a fost deja făcută în problema anterioară.
Care va fi energia minimă de excitație (în eV) pentru a lua în considerare ruperea unei legături S - H a cărei energie este estimată la 367 kJ/mol? Răspuns: 3,82 eV
Aceeași întrebare pentru ruperea legăturii C-S care este evaluată la 272 kJ/mol.
Se folosește o lampă care emite radiații UV, al cărei spectru merge de la 185 nm (pragul de transmisie al cuarțului) până la mai mult de 800 nm (dincolo de vizibil). Indicați porțiunea spectrului, în nm, a lămpii care va fi utilizabilă pentru fiecare dintre cele două pauze. În ce zonă a spectrului ar fi în mod normal necesar să se lumineze un compus de tipul R3C - S - H pentru a rupe doar legătura C - S? ?
Energia de 367 kJ/mol (legătura S - H) este echivalentă cu o energie de 3,82 eV. Această energie corespunde unui foton cu lungimea de undă de 323,25 nm. Prin urmare, numai fotonii a căror lungime de undă este mai mică decât această valoare vor avea energia necesară pentru a efectua ruperea legăturii luate în considerare.
Pentru legătura C - S, 272 kJ/mol corespunde la 2,83 eV, precum și fotonilor cu lungime de undă egală cu 437,87 nm. . Prin urmare, numai fotonii a căror lungime de undă este mai mică decât această valoare vor avea energia necesară pentru a efectua ruperea legăturii luate în considerare.
Pentru a rupe numai legătura C - S, proba trebuie iluminată numai în regiunea spectrului cuprinsă între 437.nm și 323.25nm.
Lumina cu lungimea de undă de 420 nm este absorbită la 80% când trece printr-o grosime de gaz de 10 cm. Calculați coeficientul de absorbție dacă gazul este presiunea atmosferică ?
Legea absorbției luminii care trece printr-un mediu gazos este astfel încât Eu = Eu0 a - µPd. În această formulă, Eu este intensitatea transmisă, Eu0 este intensitatea incidentă, P este presiunea gazului și d distanța parcursă de lumină în mediul gazos. Singurul parametru necunoscut din această formulă este valoarea lui µ, valoare pe care o căutăm. Forma logaritmică devine: