Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης με θετικά H και S;
Κατανόηση των βασικών
* Ενθαλπία (ΔH): Αντιπροσωπεύει την αλλαγή θερμότητας μιας αντίδρασης. Ένα θετικό ΔH δείχνει μια ενδοθερμική αντίδραση (απορροφάται η θερμότητα).
* εντροπία (ΔS): Αντιπροσωπεύει τη διαταραχή ή την τυχαία κατάσταση ενός συστήματος. Ένα θετικό ΔS υποδεικνύει αύξηση της διαταραχής.
* Gibbs Free Energy (ΔG): Καθορίζει τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης.
* ΔG <0:Η αντίδραση είναι αυθόρμητη (ευνοείται)
* ΔG> 0:Η αντίδραση είναι μη-νυχτερινή (δεν ευνοείται)
* ΔG =0:Η αντίδραση είναι σε ισορροπία
Η σχέση
Η σχέση μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs, της ενθαλπίας και της εντροπίας περιγράφεται από την εξίσωση:
ΔG =ΔH - TΔS
Οπου:
* T =θερμοκρασία στο Kelvin
Αντίκτυπος της θερμοκρασίας
* Χαμηλές θερμοκρασίες: Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο όρος TDS (ο οποίος αντιπροσωπεύει τη συμβολή της εντροπίας) είναι μικρή. Δεδομένου ότι το ΔH είναι θετικό, το συνολικό ΔG θα είναι θετικό, καθιστώντας την αντίδραση μη-νυχτερινή.
* Υψηλές θερμοκρασίες: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, ο όρος TΔS γίνεται μεγαλύτερος. Εάν ο όρος TΔS γίνει μεγαλύτερος από τον όρο ΔH, το συνολικό ΔG θα γίνει αρνητικό, καθιστώντας την αντίδραση αυθόρμητη.
Συνοπτικά
Για μια αντίδραση με θετικό ΔH και θετικό ΔS:
* Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η αντίδραση είναι μη-νησί. Η ενδοθερμική φύση της αντίδρασης (θετική ΔH) υπερβαίνει την αύξηση της διαταραχής (θετική Δs).
* Σε υψηλές θερμοκρασίες, η αντίδραση γίνεται αυθόρμητη. Η αύξηση της διαταραχής (θετική ΔS) ενισχύεται από την υψηλότερη θερμοκρασία, ξεπερνώντας την ενδοθερμική φύση (θετική ΔH).
Παράδειγμα
Η τήξη του πάγου είναι ένα καλό παράδειγμα:
* Το ΔH είναι θετικό (η θερμότητα απορροφάται για να σπάσει τους δεσμούς πάγου)
* Το ΔS είναι θετικό (το υγρό νερό είναι πιο διαταραγμένο από τον συμπαγές πάγο)
Η τήξη του πάγου είναι μη-νησί σε χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από 0 ° C), αλλά αυθόρμητη σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 0 ° C).
Σημαντική σημείωση: Η ειδική θερμοκρασία στην οποία μια αντίδραση με θετικά ΔH και Δs γίνεται αυθόρμητη εξαρτάται από τα μεγέθη των ΔH και ΔS.
