Néhány reakciót a kémikusok termodinamikailag spontánnak neveznek, ami azt jelenti, hogy azok anélkül jelentkeznek, hogy munkájukba kellene beletenniük, hogy megvalósuljanak. A standard kiszámításával meghatározhatja, hogy a reakció spontán történik-e Gibbs szabad energia reakció reakciója, a Gibbs-féle szabad energia különbsége a tiszta termékek és a tiszta reagensek között standard állapotukban. (Ne felejtsük el, hogy a Gibbs-féle szabad energia a nem tágulási munkák maximális mennyisége, amelyből a rendszer.) Ha a reakció szabad energiája negatív, akkor a reakció termodinamikailag spontán írott. Ha a reakció szabad energiája pozitív, akkor a reakció nem spontán.
Írjon ki egy egyenletet, amely a tanulmányozni kívánt reakciót képviseli. Ha nem emlékszik a reakcióegyenletek megírására, kattintson az erőforrások szakasz első linkjére a gyors áttekintéshez. Példa: tegyük fel, hogy szeretné tudni, hogy a metán és az oxigén reakciója termodinamikailag spontán történik-e. A reakció a következő lenne:
Kattintson a cikk végén található NIST Chemical WebBook linkre az Erőforrások részben. A megjelenő ablakban van egy keresőmező, ahová beírhatja egy vegyület vagy anyag nevét (pl. Víz, metán, gyémánt stb.), És további információkat találhat róla.
Keresse meg a reakcióban lévő egyes fajok (mind a termékek, mind a reagensek) standard képződési entalpiáját, a ΔfH ° -ot. Adja hozzá az egyes termékek ΔfH ° -át, hogy megkapja a termékek összes ΔfH ° -át, majd adja hozzá az egyes reaktánsok ΔfH ° -át, hogy a reaktánsok ΔfH ° -át kapja. Példa: Az Ön által írt reakció metánt, vizet, oxigént és CO2-t tartalmaz. Egy olyan elem, mint a legstabilabb oxigén, ΔfH ° -át mindig 0-ra állítják, így egyelőre figyelmen kívül hagyhatja az oxigént. Ha azonban megkeresi a ΔfH ° -ot mind a három másik faj esetében, akkor a következőket találja:
A termékek ΔfH ° összege -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Figyelje meg, hogy a víz ΔfH ° -át megszorozta 2-vel, mert a kémiai reakcióegyenletben a víz előtt van egy 2.
Szerezze be a reakcióban szereplő fajok standard moláris entrópiáját vagy S ° -át. Csakúgy, mint a képződés szokásos entalpiájánál, összeadjuk a termékek entrópiáit, hogy a teljes termék entrópiát kapjuk, és adjuk össze a reagensek entrópiáit, hogy teljes reaktáns entrópiát kapjunk.
Figyelje meg, hogy az összes összeadásakor meg kell szorozni mind az oxigén, mind a víz S ° -át 2-vel, mivel a reakcióegyenletben mindegyik előtt a 2-es szám található.
Szorozzuk meg az utolsó lépés S ° -át 298,15 K-val (szobahőmérséklet), és osszuk el 1000-vel. Ön osztódik 1000-gyel, mert a reakció S ° -ja J / mol K-ban van, míg a szokásos reakcióentalpia kJ / mol-ban van.
Példa: A reakció S ° -242,86. Ezt megszorozva 298,15-gyel, majd elosztva 1000-vel -72,41 kJ / mol.
Kivonjuk a 7. lépés eredményét a 4. lépés eredményéből, a reakció standard entalpiájából. Az eredményed a standard Gibbs-mentes reakcióenergia lesz. Ha negatív, akkor a reakció termodinamikailag spontán, ahogyan azt az Ön által használt hőmérsékleten leírtuk. Ha pozitív, akkor a reakció nem termodinamikailag spontán az Ön által használt hőmérsékleten.
Példa: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, amellyel tudja, hogy a metán elégetése termodinamikailag spontán folyamat.
Hivatkozások
- "Kémiai alapelvek: A betekintés keresése"; Peter Atkins és munkatársai; 2008
- "Szerves kémia, szerkezet és funkció"; Peter Vollhardt és munkatársai; 2011
A szerzőről
A San Diegóban működő John Brennan 2006 óta ír a tudományról és a környezetről. Cikkei megjelentek a "Plenty", a "San Diego Reader", a "Santa Barbara Independent" és az "East Bay" lapokban. Havonta. "Brennan biológiai tudományokból szerzett diplomát a Kaliforniai Egyetemen, San Diegóban.
Fotók
Photos.com/Photos.com/Getty Images
