Ποιες συνθήκες θα κάνει μια αντίδραση χαμηλής θερμοκρασίας αυθόρμητη;

Μια χαμηλή θερμοκρασία θα κάνει μια αντίδραση αυθόρμητη εάν η αντίδραση είναι εξωθερμική , που σημαίνει ότι απελευθερώνει θερμότητα. Εδώ είναι γιατί:

* Ο αυθορμισμός και η Gibbs Free Energy: Μια αντίδραση θεωρείται αυθόρμητη εάν η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG) είναι αρνητική. Η εξίσωση για την ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι:

ΔG =ΔH - TΔS

Οπου:

* Το ΔH είναι η αλλαγή ενθαλπίας (αλλαγή θερμότητας)

* T είναι η θερμοκρασία στο Kelvin

* Το ΔS είναι η αλλαγή εντροπίας (αλλαγή στη διαταραχή)

* Εξοθερμικές αντιδράσεις: Σε μια εξωθερμική αντίδραση, το ΔH είναι αρνητική, που σημαίνει ότι η θερμότητα απελευθερώνεται.

* Επίδραση χαμηλής θερμοκρασίας: Όταν η θερμοκρασία (t) είναι χαμηλή, ο όρος -tΔS γίνεται λιγότερο σημαντικός. Επομένως, για μια εξωθερμική αντίδραση, το αρνητικό ΔH θα κυριαρχήσει, καθιστώντας τη Δg αρνητική και την αντίδραση αυθόρμητη.

Παράδειγμα:

Η κατάψυξη του νερού είναι μια εξωθερμική διαδικασία. Σε θερμοκρασίες κάτω των 0 ° C (273 K), η διαδικασία είναι αυθόρμητη επειδή:

* ΔH είναι αρνητικό: Η θερμότητα απελευθερώνεται όταν παγώνει το νερό.

* ΔS είναι αρνητικό: Η στερεά κατάσταση (ICE) είναι πιο διατεταγμένη από την υγρή κατάσταση (νερό).

Σημαντική σημείωση:

* ενδοθερμικές αντιδράσεις: Για τις ενδοθερμικές αντιδράσεις (ΔH είναι θετικές), μια χαμηλή θερμοκρασία θα καθιστούσε την αντίδραση μη-νυχτερινή.

* Συμβολή εντροπίας: Παρόλο που η θερμοκρασία είναι χαμηλή, εάν η αλλαγή εντροπίας (ΔS) είναι πολύ θετική, η αντίδραση μπορεί να εξακολουθεί να είναι αυθόρμητη σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε περαιτέρω ερωτήσεις!