Πώς σχετίζεται η ενθαλπία με τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης;
1. Αλλαγή ενθαλπίας (ΔH):
* εξωθερμικές αντιδράσεις (ΔH <0): Οι αντιδράσεις που απελευθερώνουν τη θερμότητα στο περιβάλλον έχουν αρνητική αλλαγή ενθαλπίας. Αυτές οι αντιδράσεις είναι πιο πιθανό να είναι αυθόρμητες Υπό ορισμένες συνθήκες, καθώς τείνουν να προχωρούν σε μια κατεύθυνση που μειώνει την ενέργεια του συστήματος.
* ενδοθερμικές αντιδράσεις (ΔH> 0): Οι αντιδράσεις που απορροφούν τη θερμότητα από το περιβάλλον έχουν μια θετική αλλαγή ενθαλπίας. Αυτές οι αντιδράσεις είναι λιγότερο πιθανό να είναι αυθόρμητες Υπό ορισμένες συνθήκες, καθώς απαιτούν ενεργειακή εισροή για να προχωρήσουν.
2. Ο αυθορμητισμός και η ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG):
Η ενθαλπία είναι ένας από τους παράγοντες που καθορίζουν τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης, αλλά δεν είναι ο μοναδικός παράγοντας. Ο αυθορμητισμός περιγράφεται με μεγαλύτερη ακρίβεια από την αλλαγή στο Gibbs Free Energy (ΔG) :
ΔG =ΔH - TΔS
Οπου:
* ΔG:Αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs
* ΔH:Αλλαγή στην ενθαλπία
* T:Θερμοκρασία στο Kelvin
* ΔS:Αλλαγή στην εντροπία
3. Ο ρόλος της εντροπίας (ΔS):
Η εντροπία είναι ένα μέτρο διαταραχής ή τυχαιότητας σε ένα σύστημα. Η αλλαγή στην εντροπία (ΔS) κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης συμβάλλει επίσης στον αυθορμητισμό της αντίδρασης.
* Αύξηση στην εντροπία (ΔS> 0): Οι αντιδράσεις που οδηγούν σε αύξηση της διαταραχής είναι πιο πιθανό να είναι αυθόρμητες καθώς τείνουν να προχωρούν προς μια κατεύθυνση που αυξάνει την τυχαία κατάσταση του συστήματος.
* Μείωση στην εντροπία (ΔS <0): Οι αντιδράσεις που οδηγούν σε μείωση της διαταραχής είναι λιγότερο πιθανό να είναι αυθόρμητες καθώς τείνουν να προχωρούν προς μια κατεύθυνση που μειώνει την τυχαιότητα του συστήματος.
4. Αυθορμητισμός και θερμοκρασία:
Ο ρόλος της ενθαλπίας και της εντροπίας στον προσδιορισμό του αυθορμητισμού εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
* υψηλή θερμοκρασία: Σε υψηλές θερμοκρασίες, ο όρος εντροπίας (TδS) κυριαρχεί στην εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs. Έτσι, οι αντιδράσεις με θετική αλλαγή εντροπίας (ΔS> 0) είναι πιο πιθανό να είναι αυθόρμητες, ακόμη και αν είναι ενδοθερμικές (ΔH> 0).
* Χαμηλή θερμοκρασία: Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο όρος ενθαλπίας (ΔH) κυριαρχεί στην εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs. Έτσι, οι εξωθερμικές αντιδράσεις (ΔH <0) είναι πιο πιθανό να είναι αυθόρμητες, ακόμη και αν έχουν αρνητική αλλαγή εντροπίας (ΔS <0).
Συνοπτικά:
Ενώ η ενθαλπία είναι ένας παράγοντας που επηρεάζει τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης, δεν είναι ο μόνος παράγοντας. Ο αυθορμητισμός καθορίζεται τελικά από την ελεύθερη ενέργεια του Gibbs, η οποία θεωρεί ότι τόσο η ενθαλπία όσο και η εντροπία αλλάζουν. Η θερμοκρασία διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό της σχετικής σημασίας της ενθαλπίας και της εντροπίας στον προσδιορισμό του αυθορμητισμού.
