Σε ποια θερμοκρασία θα ήταν μια αντίδραση με AH =-92 kJ/mol, ως -0.199kJ/(mol · k) θα ήταν αυθόρμητη;
Κατανόηση των εννοιών
* αυθόρμητες αντιδράσεις: Μια αυθόρμητη αντίδραση είναι αυτή που συμβαίνει χωρίς εξωτερική είσοδο ενέργειας.
* Gibbs Free Energy (ΔG): Η Gibbs Free Energy Change προβλέπει τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης. Ένα αρνητικό Δg υποδεικνύει μια αυθόρμητη αντίδραση.
* Ενθαλπία (ΔH): Η αλλαγή ενθαλπίας μετρά την απορροφημένη θερμότητα ή απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης. Ένα αρνητικό ΔH υποδεικνύει μια εξώθερμη αντίδραση (απελευθερωμένη θερμότητα).
* εντροπία (ΔS): Η εντροπία είναι ένα μέτρο διαταραχής ή τυχαιότητας. Ένα θετικό ΔS υποδεικνύει αύξηση της διαταραχής.
Η εξίσωση
Η σχέση μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs, της ενθαλπίας, της εντροπίας και της θερμοκρασίας δίνεται από:
ΔG =ΔH - TΔS
Πού:
* ΔG =Gibbs ελεύθερη αλλαγή ενέργειας
* ΔH =αλλαγή ενθαλπίας
* T =θερμοκρασία στο Kelvin
* ΔS =αλλαγή εντροπίας
Επίλυση του προβλήματος
1. Ρυθμίστε ΔG στο μηδέν: Για να είναι μια αντίδραση σε ισορροπία (το σημείο όπου μπορεί να προχωρήσει αυθόρμητα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση), ΔG =0.
2. Αναδιατάξτε την εξίσωση: Λύστε για τη θερμοκρασία (t):
T =ΔH / ΔS
3. Συνδέστε τις τιμές:
T =(-92 kJ/mol)/(-0.199 kJ/(mol · k))
T ≈ 462 k
ερμηνεία
Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση θα είναι αυθόρμητη σε θερμοκρασίες πάνω από 462 k . Σε θερμοκρασίες κάτω από 462 K, η αντίδραση θα είναι μη-αδρανοποιημένη.
Σημαντική σημείωση:
* Θυμηθείτε να μετατρέψετε τις θερμοκρασίες του Κελσίου σε Kelvin προσθέτοντας 273.15.
* Αυτός ο υπολογισμός προϋποθέτει συνθήκες σταθερής πίεσης.
