Οι χημικές αντιδράσεις που αυξάνουν την εντροπία τείνουν να εμφανίζονται αυθόρμητα;
Εδώ είναι γιατί:
* εντροπία: Ένα μέτρο διαταραχής ή τυχαιότητας σε ένα σύστημα.
* αυθόρμητες αντιδράσεις: Αντιδράσεις που συμβαίνουν χωρίς εξωτερική είσοδο ενέργειας.
* Gibbs Free Energy (G): Ένα θερμοδυναμικό δυναμικό που συνδυάζει ενθαλπία (Η, μέτρο ενέργειας) και εντροπία για την πρόβλεψη του αυθορμητισμού μιας αντίδρασης. Η εξίσωση είναι: ΔG =ΔH - TΔS , όπου Τ είναι θερμοκρασία.
Βασικά σημεία:
* Θετική αλλαγή εντροπίας (ΔS> 0): Όταν μια αντίδραση αυξάνει τη διαταραχή (περισσότερα προϊόντα, περισσότερα μόρια αερίου κ.λπ.), η αλλαγή εντροπίας είναι θετική.
* Αρνητική αλλαγή ενέργειας Gibbs (ΔG <0): Οι αυθόρμητες αντιδράσεις έχουν αρνητική αλλαγή ενέργειας Gibbs, που σημαίνει ότι απελευθερώνουν ελεύθερη ενέργεια.
* Σχέση μεταξύ εντροπίας και αυθορμητισμού: Μια θετική αλλαγή εντροπίας συμβάλλει σε μια αρνητική αλλαγή ενέργειας Gibbs, καθιστώντας την αντίδραση πιο πιθανό να συμβεί αυθόρμητα.
Παράδειγμα:
* Η καύση του μεθανίου (CH4) σε διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό (H2O) είναι αυθόρμητο επειδή αυξάνει την εντροπία. Τα αντιδραστήρια είναι ένα μόνο μόριο μεθανίου, ενώ τα προϊόντα περιλαμβάνουν πολλαπλά μόρια CO2 και H2O, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη διαταραχή.
Σημαντική σημείωση:
Ενώ η αύξηση της εντροπίας ευνοεί τον αυθορμητισμό, δεν είναι ο μόνος παράγοντας. Η αλλαγή ενθαλπίας (ΔH) παίζει επίσης ένα ρόλο:
* εξωθερμικές αντιδράσεις (ΔH <0): Αυτές οι αντιδράσεις απελευθερώνουν θερμότητα, καθιστώντας τις πιο πιθανό να είναι αυθόρμητες.
* ενδοθερμικές αντιδράσεις (ΔH> 0): Αυτές οι αντιδράσεις απορροφούν τη θερμότητα, καθιστώντας τις λιγότερο πιθανό να είναι αυθόρμητες.
Συνοπτικά:
Οι χημικές αντιδράσεις που αυξάνουν την εντροπία τείνουν να εμφανίζονται αυθόρμητα, αλλά ο συνολικός αυθορμητισμός καθορίζεται από την ισορροπία μεταξύ της εντροπίας και των αλλαγών ενθαλπίας.
