Σε ποια θερμοκρασία θα ήταν μια αντίδραση με H -92 kJ mol S -1999 molk θα ήταν αυθόρμητη;
Κατανόηση του αυθορμητισμού
* Αρχονικότητα αναφέρεται στο εάν μια αντίδραση θα συμβεί χωρίς εισροή εξωτερικής ενέργειας.
* Gibbs Free Energy (ΔG) είναι μια θερμοδυναμική ποσότητα που προβλέπει τον αυθορμητισμό:
* ΔG <0: Η αντίδραση είναι αυθόρμητη (ευνοεί τον σχηματισμό προϊόντων)
* ΔG> 0: Η αντίδραση είναι μη προσωπική (απαιτεί εισροή ενέργειας)
* ΔG =0: Η αντίδραση είναι σε ισορροπία
Η εξίσωση για Gibbs Free Energy
Η σχέση μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs (ΔG), της ενθαλπίας (ΔH), της εντροπίας (ΔS) και της θερμοκρασίας (t) είναι:
`` `
ΔG =ΔH - TΔS
`` `
* ΔH: Αλλαγή ενθαλπίας (απορροφάται ή απελευθερώνεται θερμότητα)
* Αρνητική ΔH:Εξαιρία (απελευθερώνει θερμότητα)
* Θετικό ΔH:ενδοθερμική (απορροφά θερμότητα)
* ΔS: Αλλαγή εντροπίας (αλλαγή στη διαταραχή)
* Θετικό ΔS:Αύξηση της διαταραχής
* Αρνητική ΔS:μείωση της διαταραχής
* t: Θερμοκρασία (στο Kelvin)
Τι χρειαζόμαστε
Για να προσδιοριστεί η θερμοκρασία στην οποία η αντίδραση είναι αυθόρμητη, χρειαζόμαστε:
1. Αλλαγή ενθαλπίας (ΔH): Παρέχετε "-92 kJ mol", αλλά η μονάδα πρέπει να είναι "KJ/mol". Υποθέτουμε ότι αυτή είναι η αλλαγή ενθαλπίας και είναι εξωθερμική (αρνητική τιμή).
2. Αλλαγή εντροπίας (ΔS): Παρέχετε "-199 molk" που φαίνεται ελλιπές. Η μονάδα πρέπει να είναι "j/mol · k". Παρέχετε τη σωστή τιμή αλλαγής εντροπίας.
Επίλυση για θερμοκρασία
1. Ρύθμιση ΔG =0: Μια αντίδραση γίνεται αυθόρμητη όταν η ΔG γίνεται αρνητική. Θα βρούμε τη θερμοκρασία όπου ΔG =0, που είναι το σημείο μετάβασης από μη-άποψη έως αυθόρμητης.
2. Συνδέστε τις τιμές: Αντικαταστήστε τα δεδομένα ΔH και ΔS στην εξίσωση.
3. Επίλυση για t: Αναδιατάξτε την εξίσωση για επίλυση της θερμοκρασίας (t).
Παράδειγμα (υποθέτοντας ΔS =+100 J/mol · k)
Ας υποθέσουμε ότι η αλλαγή εντροπίας είναι θετική (ευνοώντας τον αυθορμητισμό).
1. ΔG =0
2. 0 =-92 kJ/mol - t (100 J/mol · k)
3. T =(-92 kJ/mol)/(100 J/mol · k)
* Θυμηθείτε να μετατρέψετε το KJ σε J:T =(-92000 J/mol)/(100 J/mol · K)
4. T =-920 K
Σημαντικές σημειώσεις
* Θερμοκρασία στο Kelvin: Χρησιμοποιείτε πάντα Kelvin (k) για θερμοκρασία σε θερμοδυναμικούς υπολογισμούς.
* Μονάδες: Βεβαιωθείτε ότι οι μονάδες είναι συνεπείς σε όλη την εξίσωση.
* εντροπία: Μια θετική αλλαγή εντροπίας ευνοεί συνήθως τον αυθορμητισμό.
Παρακαλείσθε να παράσχετε τη σωστή τιμή για την αλλαγή εντροπίας (ΔS), ώστε να μπορώ να σας δώσω μια οριστική απάντηση στη θερμοκρασία στην οποία η αντίδραση θα είναι αυθόρμητη.
