Neke su reakcije ono što kemičari nazivaju termodinamički spontanim, što znači da se događaju bez potrebe za radom da bi se one dogodile. Izračunavanjem standarda možete utvrditi je li reakcija spontana Gibbsova besplatna energija reakcije, razlika u Gibbsovoj slobodnoj energiji između čistih proizvoda i čistih reaktanata u njihovim standardnim stanjima. (Imajte na umu da je Gibbsova besplatna energija maksimalna količina neširivog rada koju možete dobiti iz a sustava.) Ako je slobodna energija reakcije negativna, reakcija je termodinamički spontana kao napisano. Ako je slobodna energija reakcije pozitivna, reakcija nije spontana.
Napišite jednadžbu koja predstavlja reakciju koju želite proučiti. Ako se ne sjećate kako napisati jednadžbe reakcija, kliknite prvi link u odjeljku Resursi za brzi pregled. Primjer: pretpostavimo da želite znati je li reakcija između metana i kisika termodinamički spontana. Reakcija bi bila sljedeća:
Kliknite vezu NIST Chemical WebBook u odjeljku Resursi na kraju ovog članka. Prozor koji će se pojaviti sadrži polje za pretraživanje u koje možete upisati naziv spoja ili tvari (npr. Voda, metan, dijamant itd.) I pronaći više informacija o njemu.
Potražite standardnu entalpiju formiranja, ΔfH °, svake vrste u reakciji (i produkata i reaktanata). Dodajte ΔfH ° svakog pojedinačnog proizvoda zajedno da se dobije ukupni ΔfH ° za proizvode, a zatim dodajte ΔfH ° svakog pojedinačnog reaktanta da se dobije ΔfH ° reaktanata. Primjer: Reakcija koju ste napisali uključuje metan, vodu, kisik i CO2. ΔfH ° elementa kao što je kisik u njegovom najstabilnijem obliku uvijek je postavljen na 0, tako da zasad možete zanemariti kisik. Međutim, ako potražite ΔfH ° za sve ostale tri vrste, pronaći ćete sljedeće:
Zbroj ΔfH ° za proizvode je -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Primijetite da ste pomnožili ΔfH ° vode s 2, jer je u vašoj jednadžbi kemijske reakcije 2 ispred vode.
Dohvatite standardnu molarnu entropiju ili S ° za svaku od vrsta u vašoj reakciji. Baš kao i kod standardne entalpije formiranja, zbrojite entropije proizvoda da biste dobili ukupnu entropiju proizvoda i zbrojite entropije reaktanata da biste dobili ukupnu entropiju reaktanta.
Primijetite da prilikom zbrajanja morate pomnožiti S ° i za kisik i za vodu s 2, jer svaki ispred sebe ima broj 2 u jednadžbi reakcije.
Pomnožite S ° reakcije iz zadnjeg koraka s 298,15 K (sobna temperatura) i podijelite s 1000. Dijelite s 1000 jer je S ° reakcije u J / mol K, dok je standardna entalpija reakcije u kJ / mol.
Primjer: S ° reakcije je -242,86. Pomnoživši to sa 298,15, a zatim podijelivši sa 1000, dobije se -72,41 kJ / mol.
Oduzmite rezultat koraka 7 od rezultata koraka 4, standardne entalpije reakcije. Rezultat će vam biti standardna Gibbsova slobodna energija reakcije. Ako je negativna, reakcija je termodinamički spontana kako je napisano na temperaturi koju ste koristili. Ako je pozitivna, reakcija nije termodinamički spontana na temperaturi koju ste koristili.
Primjer: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, po čemu znate da je izgaranje metana termodinamički spontan proces.
Reference
- "Kemijski principi: potraga za uvidom"; Peter Atkins i suradnici; 2008
- "Organska kemija, struktura i funkcija"; Peter Vollhardt i suradnici; 2011
o autoru
John Brennan sa sjedištem u San Diegu piše o znanosti i okolišu od 2006. godine. Njegovi su se članci pojavili u "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" i "East Bay Mjesečno. "Brennan je prvostupnica biologije na Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu.
Foto bodovi
Photos.com/Photos.com/Getty Images