Δύο παραδείγματα ενδοθερμικών διεργασιών που είναι αυθόρμητες

Αυθόρμητες αντιδράσεις εμφανίζονται χωρίς καθαρές εισροές ενέργειας. Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν εάν μια αντίδραση είναι αυθόρμητη, συμπεριλαμβανομένου του εάν η αντίδραση είναι εξώθερμη ή ενδοθερμική. Οι εξωθερμικές αντιδράσεις που οδηγούν σε αυξημένη διαταραχή ή εντροπία, θα είναι πάντα αυθόρμητες. Από την άλλη πλευρά, οι ενδοθερμικές αντιδράσεις που οδηγούν σε αύξηση της τάξης δεν είναι ποτέ αυθόρμητες. Ωστόσο, ένας αριθμός αντιδράσεων που περιλαμβάνουν διάλυση ή ανάμιξη ορισμένων ενώσεων είναι τόσο αυθόρμητες όσο και ενδοθερμικές.

Οι αλλαγές στην ενθαλπία και την εντροπία είναι δύο ποσότητες που επηρεάζουν τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης. Η αλλαγή στην ενθαλπία μιας αντίδρασης μπορεί γενικά να γίνει κατανοητή ως η αλλαγή στη θερμότητα μιας αντίδρασης. Εάν αυτή η αλλαγή είναι αρνητική, το σύστημα εκπέμπει θερμική ενέργεια. η αντίδραση είναι εξώθερμη. Εάν η αλλαγή στην ενθαλπία είναι θετική, το σύστημα απορροφά θερμική ενέργεια. η αντίδραση είναι ενδοθερμική. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει τον αυθορμητισμό είναι η αλλαγή της αντίδρασης στην εντροπία. Η εντροπία είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει την τυχαιότητα ή τη διαταραχή. Εάν υπάρχει αύξηση της διαταραχής, η αλλαγή στην εντροπία είναι θετική. Εάν υπάρχει μείωση της διαταραχής, η αλλαγή στην εντροπία είναι αρνητική.

Η ποσότητα που καθορίζει εάν μια αντίδραση είναι αυθόρμητη ονομάζεται Χωρίς ενέργεια Gibbs. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs υπολογίζεται αφαιρώντας το προϊόν της θερμοκρασίας ενός συστήματος και την αλλαγή εντροπίας από την αλλαγή του συστήματος στην ενθαλπία. (Η λέξη "σύστημα" μπορεί να αντικατασταθεί από τη λέξη "αντίδραση.") Εάν αυτό το αποτέλεσμα είναι αρνητικό, η αντίδραση είναι αυθόρμητη. Επομένως, για να είναι μια ενδοθερμική αντίδραση αυθόρμητη, το προϊόν της θερμοκρασίας και της αλλαγής στην εντροπία πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την αλλαγή στην ενθαλπία.

Όταν το άλας νιτρικού αμμωνίου διαλύεται στο νερό, καταναλώνει θερμότητα από το περιβάλλον του. αυτή είναι μια ενδοθερμική διαδικασία. Το δοχείο και το περιβάλλον μπορεί να αισθανθούν πολύ κρύα στην αφή όταν συμβεί αυτό. Για το λόγο αυτό, το νιτρικό αμμώνιο χρησιμοποιείται σε κρύες συσκευασίες. Σε αυτήν τη διαδικασία, η αλλαγή στην ενθαλπία είναι θετική. Ωστόσο, η αλλαγή στην εντροπία είναι επίσης θετική. το σύστημα γίνεται πιο αταξία. Αυτή η αλλαγή στην εντροπία είναι αρκετά μεγάλη ώστε το μαθηματικό προϊόν της θερμοκρασίας και η αλλαγή στην εντροπία στην εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs είναι μεγαλύτερη από την αλλαγή στην ενθαλπία. Επομένως, η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι αρνητική και η αντίδραση είναι αυθόρμητη.

Η αντίδραση μεταξύ στερεού οκταϋδρικού υδροξειδίου του βαρίου και στερεού θειοκυανικού αμμωνίου είναι ενδοθερμική και αυθόρμητη. Δύο από τα προϊόντα αυτής της αντίδρασης είναι το αέριο αμμωνία και το υγρό νερό. Αυτές οι αλλαγές φάσης από στερεό σε αέριο και υγρό δίνουν στην αντίδραση θετική αλλαγή στην εντροπία. Η διαταραχή του συστήματος αυξάνεται λόγω αυτών των αλλαγών - τα αέρια και τα υγρά έχουν περισσότερη διαταραχή από τα στερεά. Και πάλι, αυτή η αύξηση της διαταραχής υπερνικά την αλλαγή της ενθαλπίας και η αντίδραση είναι αυθόρμητη.