Πώς η αντίδραση που περιλαμβάνει αέρια επηρεάζει την εντροπία ενός συστήματος;
1. Αυξημένος αριθμός μορίων αερίου:
* επέκταση: Όταν μια αντίδραση παράγει περισσότερα μόρια αερίου από ό, τι καταναλώνει, το σύστημα επεκτείνεται, επιτρέποντας στα μόρια αερίου να εξαπλωθούν και να καταλαμβάνουν μεγαλύτερο όγκο. Αυτή η αυξημένη τυχαιότητα και η διασπορά αυξάνει άμεσα την εντροπία.
* Παράδειγμα: Η καύση του μεθανίου:CH4 (g) + 2Ο2 (g) → CO2 (g) + 2Η2Ο (g). Η αντίδραση παράγει περισσότερα μόρια αερίου (3) από ό, τι καταναλώνει (3), οδηγώντας σε αύξηση της εντροπίας.
2. Μεγαλύτερη μοριακή ελευθερία:
* κίνηση: Τα μόρια αερίου έχουν πολύ μεγαλύτερη ελευθερία κίνησης από τα μόρια στην υγρή ή στερεά κατάσταση. Δεν δεσμεύονται από ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις, επιτρέποντάς τους να κινούνται ανεξάρτητα και τυχαία. Αυτή η εγγενή τυχαιότητα συμβάλλει σε υψηλότερη κατάσταση εντροπίας.
* Παράδειγμα: Η αποσύνθεση του ανθρακικού ασβεστίου:CACO3 (S) → CaO (S) + CO2 (G). Ο σχηματισμός του αερίου CO2 από το στερεό αντιδραστήριο αυξάνει δραματικά την εντροπία λόγω της αυξημένης ελευθερίας κίνησης των μορίων CO2.
3. Η εντροπία αλλάζει με πίεση:
* μείωση της πίεσης: Η μείωση της πίεσης επιτρέπει στην επέκταση των μορίων αερίου σε μεγαλύτερο όγκο, αυξάνοντας τη διαταραχή τους και επομένως την εντροπία.
* Αύξηση της πίεσης: Η συμπίεση ενός αερίου αναγκάζει τα μόρια πιο κοντά, μειώνοντας την ελευθερία κινήσεων και τη μείωση της εντροπίας.
4. Εξαιρέσεις:
* αντιδράσεις που μειώνουν τον αριθμό των μορίων αερίου: Ορισμένες αντιδράσεις, όπως ο σχηματισμός αμμωνίας (N2 (g) + 3Η2 (g) → 2NH3 (g)), καταναλώνουν περισσότερα μόρια αερίου από ό, τι παράγουν. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της εντροπίας, αν και είναι λιγότερο κοινή από την εντροπία αυξάνεται στις αντιδράσεις με αέρια.
Βασικά σημεία που πρέπει να θυμάστε:
* Η εντροπία είναι ένα μέτρο διαταραχής ή τυχαιότητας σε ένα σύστημα.
* Τα αέρια είναι εγγενώς πιο διαταραγμένα από τα υγρά και τα στερεά.
* Οι αντιδράσεις που αυξάνουν τον αριθμό των μορίων αερίου ή επιτρέπουν μεγαλύτερη μοριακή ελευθερία να αυξάνουν γενικά την εντροπία του συστήματος.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι αντιδράσεις του αερίου επηρεάζουν την εντροπία είναι ζωτικής σημασίας για την πρόβλεψη του αυθορμητισμού των αντιδράσεων και τον προσδιορισμό της σκοπιμότητάς τους.
