Mõningaid reaktsioone nimetavad keemikud termodünaamiliselt spontaanseteks, mis tähendab, et need tekivad ilma, et nende elluviimiseks oleks vaja tööd teha. Standardi arvutamise abil saate kindlaks teha, kas reaktsioon on spontaanne Gibbsi vaba energia reaktsiooni, puhaste saaduste ja puhaste reagentide erinevus Gibbsi vabas energias normaalsetes olekutes. (Pidage meeles, et Gibbsi vaba energia on maksimaalne mittepaisumisega seotud töö, millest saate a süsteem.) Kui reaktsiooni vaba energia on negatiivne, on reaktsioon termodünaamiliselt spontaanne nagu kirjutatud. Kui reaktsiooni vaba energia on positiivne, ei ole reaktsioon spontaanne.
Kirjutage võrrand, mis tähistab reaktsiooni, mida soovite uurida. Kui te ei mäleta, kuidas reaktsioonivõrrandeid kirjutada, klõpsake kiireks ülevaatamiseks jaotise Ressursid all esimest linki. Näide: oletame, et soovite teada, kas reaktsioon metaani ja hapniku vahel on termodünaamiliselt spontaanne. Reaktsioon oleks järgmine:
Klõpsake selle artikli lõpus jaotise Ressursid all oleval lingil NIST Chemical WebBook. Ilmuvas aknas on otsinguvälja, kuhu saate sisestada ühendi või aine nime (nt vesi, metaan, teemant jne) ja leida selle kohta lisateavet.
Otsige üles iga reaktsioonis oleva liigi (nii saaduste kui ka reagentide) standardne moodustumisentalpia, ΔfH °. Lisage iga üksiku toote ΔfH ° kokku, et saada toodete ΔfH °, seejärel lisage iga üksiku reagendi ΔfH °, et saada reagentide ΔfH °. Näide: teie kirjutatud reaktsioon sisaldab metaani, vett, hapnikku ja CO2. Sellise elemendi nagu hapniku kõige stabiilsemas vormis ΔfH ° määratakse alati 0, nii et praegu võite hapnikku ignoreerida. Kui otsite kõigi ülejäänud kolme liigi ΔfH ° üles, leiate järgmise:
Toodete ΔfH ° summa on -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Pange tähele, et korrutasite vee ΔfH ° 2-ga, kuna teie keemilise reaktsiooni võrrandis on vee ees 2.
Leidke oma reaktsioonis olevate liikide jaoks standardne molaarne entroopia ehk S °. Täpselt nagu tavalise moodustumise entalpia korral, ühendage toodete entroopiad, et saada kogu toote entroopia, ja liidake reagentide entroopiad, et saada kogu reagendi entroopia.
Pange tähele, et kõike kokku liites peate korrutama S ° nii hapniku kui ka vee jaoks 2-ga, kuna mõlemal on reaktsioonivõrrandis number 2 ees.
Korrutage viimase etapi reaktsiooni S ° väärtusega 298,15 K (toatemperatuur) ja jagage 1000-ga. Jagate 1000-ga, kuna reaktsiooni S ° on J / mol K, samas kui reaktsiooni standardne entalpia on kJ / mol.
Näide: Reaktsiooni S ° on -242,86. Korrutades selle arvuga 298,15, jagades seejärel 1000-ga, saadakse -72,41 kJ / mol.
Lahutage 4. etapi tulemusest - reaktsiooni standardentalpiast - 7. etapi tulemus. Teie tulemuseks on standardne Gibbsi vaba reaktsioonienergia. Kui see on negatiivne, on reaktsioon termodünaamiliselt spontaanne, nagu teie kasutataval temperatuuril kirjutatud. Kui see on positiivne, ei ole reaktsioon teie kasutataval temperatuuril termodünaamiliselt spontaanne.
Näide: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, mille abil teate, et metaani põlemine on termodünaamiliselt spontaanne protsess.
Viited
- "Keemilised põhimõtted: taipamise otsing"; Peter Atkins jt; 2008
- "Orgaaniline keemia, struktuur ja funktsioon"; Peter Vollhardt jt; 2011
Autori kohta
San Diegos asuv John Brennan on alates 2006. aastast kirjutanud teadusest ja keskkonnast. Tema artikleid on ilmunud saitides "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" ja "East Bay Kord kuus. "Brennanil on San Diegos California ülikoolis bakalaureusekraad bioloogias.
Foto autorid
Photos.com/Photos.com/Getty Images