Μια χημική αντίδραση έχει θετική τιμή ΔH και ΔS υπό ποιες συνθήκες είναι η αυθόρμητη;
Κατανόηση των εννοιών
* ΔH (αλλαγή ενθαλπίας): Ένα θετικό ΔH δείχνει μια ενδοθερμική αντίδραση, που σημαίνει ότι η αντίδραση απορροφά τη θερμότητα από το περιβάλλον.
* ΔS (αλλαγή εντροπίας): Ένα θετικό ΔS υποδεικνύει αύξηση της διαταραχής ή της τυχαιότητας στο σύστημα.
* Αρχονικότητα: Μια αυθόρμητη αντίδραση είναι αυτή που συμβαίνει χωρίς εξωτερική παρέμβαση (όπως η προσθήκη θερμότητας). Ο αυθορμητισμός καθορίζεται από την Gibbs Free Energy Change (ΔG).
Η εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs
Το κλειδί για την κατανόηση του αυθορμητισμού έγκειται στην εξίσωση Gibbs Free Energy:
ΔG =ΔH - TΔS
* ΔG: Gibbs ελεύθερη αλλαγή ενέργειας. Ένα αρνητικό Δg υποδεικνύει μια αυθόρμητη αντίδραση.
* t: Θερμοκρασία (στο Kelvin)
Ανάλυση θετικών ΔH και ΔS
* θετική ΔH (ενδοθερμική): Αυτός ο όρος καθιστά τη ΔG πιο θετική, εργάζονται ενάντια στον αυθορμητισμό.
* θετική ΔS (αυξημένη διαταραχή): Αυτός ο όρος καθιστά το ΔG πιο αρνητικό, ευνοώντας τον αυθορμητισμό.
συνθήκες για τον αυθορμητισμό
Η εξίσωση μας λέει ότι μια αντίδραση με θετικά ΔH και Δs μπορεί να είναι αυθόρμητη εάν:
* Η θερμοκρασία (t) είναι αρκετά υψηλή. Μια υψηλότερη θερμοκρασία ενισχύει την επίδραση του θετικού όρου ΔS, καθιστώντας πιο πιθανό ότι το συνολικό ΔG θα γίνει αρνητικό.
Παράδειγμα
Φανταστείτε τον πάγο:
* ΔH (θετική): Η θερμότητα απορροφάται για να σπάσει τη δομή του πάγου.
* ΔS (θετική): Το υγρό νερό είναι πιο διαταραγμένο από τον συμπαγές πάγο.
Η τήξη του πάγου είναι αυθόρμητη σε θερμοκρασίες πάνω από 0 ° C (273 K) επειδή η αύξηση της εντροπίας σε υψηλότερες θερμοκρασίες ξεπερνά την ενδοθερμική φύση της διαδικασίας.
Συνοπτικά
Μια αντίδραση με θετικά ΔH και Δs μπορεί να είναι αυθόρμητη υπό συνθήκες αρκετά υψηλής θερμοκρασίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αυξημένη εντροπία σε υψηλότερες θερμοκρασίες μπορεί να αντισταθμίσει τη δυσμενή αλλαγή ενθαλπίας.
