Πώς θα επηρεάσει η θερμοκρασία τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης με θετικά H και S;
Κατανόηση των εννοιών
* Ενθαλπία (ΔH): Μετρά τη θερμότητα που απορροφάται ή απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης.
* θετική ΔH: Η αντίδραση είναι ενδοθερμική (απορροφά θερμότητα).
* εντροπία (ΔS): Μετρά τη διαταραχή ή την τυχαιότητα ενός συστήματος.
* θετική ΔS: Τα προϊόντα είναι πιο διαταραγμένα από τα αντιδραστήρια.
* Αρχονικότητα: Που προσδιορίζεται από την Gibbs Free Energy Change (ΔG).
* αρνητική ΔG: Η αντίδραση είναι αυθόρμητη (ευνοείται) υπό τις δεδομένες συνθήκες.
* θετική ΔG: Η αντίδραση είναι μη-νησί (δεν ευνοείται) υπό τις δεδομένες συνθήκες.
Η εξίσωση
Η Gibbs Free Energy Change σχετίζεται με την ενθαλπία, την εντροπία και τη θερμοκρασία από την ακόλουθη εξίσωση:
ΔG =ΔH - TΔS
Οπου:
* ΔG =Gibbs ελεύθερη αλλαγή ενέργειας
* ΔH =αλλαγή ενθαλπίας
* ΔS =αλλαγή εντροπίας
* T =θερμοκρασία (στο Kelvin)
Ανάλυση
* θετική ΔH και θετική ΔS: Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση είναι ενδοθερμική και αυξάνει τη διαταραχή.
* Επίδραση της θερμοκρασίας: Δεδομένου ότι το ΔH είναι θετικό και το TΔS είναι θετικό, ο συνολικός αυθορμητισμός της αντίδρασης εξαρτάται από τα σχετικά μεγέθη των ΔH και TΔS.
* Χαμηλή θερμοκρασία: Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο όρος TΔS είναι μικρός. Το θετικό ΔH κυριαρχεί, καθιστώντας τη ΔG θετική και την αντίδραση μη-άποψη.
* υψηλή θερμοκρασία: Σε υψηλές θερμοκρασίες, ο όρος TδS γίνεται μεγαλύτερος. Εάν το TΔS γίνει μεγαλύτερο από το ΔH, το συνολικό ΔG γίνεται αρνητικό και η αντίδραση γίνεται αυθόρμητη.
Περίληψη
Μια αντίδραση με θετικό ΔH και θετικό Δs είναι γενικά μη-νυχτερινή σε χαμηλές θερμοκρασίες. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίδραση γίνεται πιο πιθανό να είναι αυθόρμητη. Υπάρχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (t =ΔH/Δs) στην οποία η αντίδραση θα είναι σε ισορροπία.
Παράδειγμα
Η τήξη του πάγου είναι μια ενδοθερμική διαδικασία (ΔH> 0) με αύξηση της διαταραχής (ΔS> 0). Σε χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από τους 0 ° C), η αντίδραση είναι μη-συγγενή επειδή η ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει οι δεσμοί στον πάγο είναι πολύ υψηλή. Ωστόσο, καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται πάνω από 0 ° C, η αντίδραση γίνεται αυθόρμητη.
