Některé reakce jsou termíny, které chemici nazývají termodynamicky spontánní, což znamená, že k nim dochází, aniž by museli pracovat, aby k nim došlo. Výpočet standardu můžete určit, zda je reakce spontánní Gibbsova volná energie reakce, rozdíl v Gibbsově volné energii mezi čistými produkty a čistými reaktanty v jejich standardních stavech. (Pamatujte, že Gibbsova volná energie je maximální množství neexpanzní práce, které můžete dostat z a Pokud je volná energie reakce záporná, je reakce termodynamicky spontánní jako psaný. Pokud je volná energie reakce pozitivní, reakce není spontánní.
Napište rovnici představující reakci, kterou chcete studovat. Pokud si nepamatujete, jak psát reakční rovnice, klikněte na první odkaz v části Zdroje pro rychlou kontrolu. Příklad: Předpokládejme, že chcete vědět, zda je reakce mezi metanem a kyslíkem termodynamicky spontánní. Reakce by byla následující:
Klikněte na odkaz NIST Chemical WebBook v části Zdroje na konci tohoto článku. Okno, které se objeví, má vyhledávací pole, do kterého můžete zadat název sloučeniny nebo látky (např. Voda, metan, diamant atd.) A najít o nich více informací.
Vyhledejte standardní entalpii formace, ΔfH °, každého druhu v reakci (jak produktů, tak reaktantů). Přidejte ΔfH ° každého jednotlivého produktu dohromady, abyste získali celkové ΔfH ° pro produkty, poté přidejte ΔfH ° každého jednotlivého reaktantu dohromady, abyste získali ΔfH ° reaktantů. Příklad: Reakce, kterou jste napsali, zahrnuje metan, vodu, kyslík a CO2. ΔfH ° prvku, jako je kyslík v jeho nejstabilnější formě, je vždy nastaven na 0, takže prozatím můžete kyslík ignorovat. Pokud však pro všechny ostatní tři druhy vyhledáte ΔfH °, najdete následující:
Součet ΔfH ° pro produkty je -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Všimněte si, že jste vynásobili ΔfH ° vody o 2, protože ve vaší rovnici chemické reakce je 2 před vodou.
Načtěte standardní molární entropii neboli S ° pro každý druh ve vaší reakci. Stejně jako u standardní entalpie tvorby, sečtěte entropie produktů, abyste získali celkovou entropii produktu, a sečtěte entropie reaktantů, abyste získali celkovou entropii reaktantů.
Všimněte si, že při sčítání všeho musíte vynásobit S ° pro kyslík i vodu 2, protože každý má v reakční rovnici před sebou číslo 2.
Vynásobte S ° reakce z posledního kroku 298,15 K (pokojová teplota) a vydělte 1000. Vydělujete 1000, protože S ° reakce je v J / mol K, zatímco standardní entalpie reakce je v kJ / mol.
Příklad: S ° reakce je -242,86. Vynásobte to 298,15 a poté vydělte 1000 výtěžkem -72,41 kJ / mol.
Odečtěte výsledek kroku 7 od výsledku kroku 4, standardní entalpie reakce. Výsledným číslem bude standardní Gibbsova volná energie reakce. Pokud je negativní, reakce je termodynamicky spontánní, jak je napsáno při použité teplotě. Pokud je pozitivní, reakce není termodynamicky spontánní při teplotě, kterou jste použili.
Příklad: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, podle čehož víte, že spalování metanu je termodynamicky spontánní proces.
Reference
- „Chemické principy: Hledání poznatků“; Peter Atkins a kol.; 2008
- "Organická chemie, struktura a funkce"; Peter Vollhardt a kol.; 2011
o autorovi
John Brennan se sídlem v San Diegu píše od roku 2006 o vědě a životním prostředí. Jeho články se objevily v publikacích „Plenty“, „San Diego Reader“, „Santa Barbara Independent“ a „East Bay Brennanová je držitelkou bakalářského titulu v biologii na Kalifornské univerzitě v San Diegu.
Fotografické kredity
Photos.com/Photos.com/Getty Images