Beberapa reaksi adalah apa yang disebut ahli kimia spontan secara termodinamika, yang berarti bahwa mereka terjadi tanpa harus bekerja untuk mewujudkannya. Anda dapat menentukan apakah suatu reaksi spontan dengan menghitung standar Energi bebas Gibbs reaksi, perbedaan energi bebas Gibbs antara produk murni dan reaktan murni dalam keadaan standarnya. (Ingat bahwa energi bebas Gibbs adalah jumlah maksimum pekerjaan non-ekspansi yang bisa Anda dapatkan dari a sistem.) Jika energi bebas reaksi negatif, reaksi spontan secara termodinamika sebagai tertulis. Jika energi bebas reaksi positif, reaksi tidak spontan.
Tuliskan persamaan yang mewakili reaksi yang ingin Anda pelajari. Jika Anda tidak ingat cara menulis persamaan reaksi, klik tautan pertama di bawah bagian Sumberdaya untuk tinjauan singkat. Contoh: misalkan Anda ingin mengetahui apakah reaksi antara metana dan oksigen berlangsung spontan secara termodinamika. Reaksinya akan seperti berikut:
Klik tautan Buku Web Kimia NIST di bawah bagian Sumberdaya di akhir artikel ini. Jendela yang akan muncul memiliki bidang pencarian di mana Anda dapat mengetikkan nama senyawa atau zat (misalnya air, metana, berlian, dll.) dan menemukan informasi lebih lanjut tentangnya.
Carilah entalpi pembentukan standar, fH°, dari setiap spesi dalam reaksi (baik produk maupun reaktan). Tambahkan fH° masing-masing produk untuk mendapatkan fH° total produk, kemudian tambahkan fH° masing-masing reaktan untuk mendapatkan fH° reaktan. Contoh: Reaksi yang Anda tulis meliputi metana, air, oksigen, dan CO2. fH° suatu unsur seperti oksigen dalam bentuknya yang paling stabil selalu ditetapkan pada 0, sehingga Anda dapat mengabaikan oksigen untuk saat ini. Namun, jika Anda mencari fH° untuk ketiga spesies lainnya, Anda akan menemukan yang berikut:
Jumlah fH° untuk hasil kali adalah -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Perhatikan bahwa Anda mengalikan fH° air dengan 2, karena ada 2 di depan air dalam persamaan reaksi kimia Anda.
Ambil entropi molar standar, atau S°, untuk setiap spesies dalam reaksi Anda. Sama seperti entalpi pembentukan standar, jumlahkan entropi produk untuk mendapatkan entropi produk total dan jumlahkan entropi reaktan untuk mendapatkan entropi reaktan total.
Perhatikan bahwa Anda harus mengalikan S° untuk oksigen dan air dengan 2 saat menjumlahkan semuanya, karena masing-masing memiliki angka 2 di depannya dalam persamaan reaksi.
Kalikan S° reaksi dari langkah terakhir dengan 298,15 K (suhu kamar) dan bagi dengan 1000. Anda membagi dengan 1000 karena S° reaksi dalam J / mol K, sedangkan entalpi reaksi standar dalam kJ / mol.
Contoh: S° reaksi adalah -242,86. Mengalikannya dengan 298,15, lalu membaginya dengan 1000 menghasilkan -72,41 kJ / mol.
Kurangi hasil Langkah 7 dari hasil Langkah 4, entalpi reaksi standar. Angka yang Anda hasilkan akan menjadi energi reaksi bebas Gibbs standar. Jika negatif, reaksi spontan secara termodinamika seperti yang tertulis pada suhu yang Anda gunakan. Jika positif, reaksi tidak spontan secara termodinamika pada suhu yang Anda gunakan.
Contoh: -890 kJ / mol - -72,41 kJ/mol = -817,6 kJ/mol, yang Anda ketahui bahwa pembakaran metana adalah proses spontan termodinamika.
Referensi
- "Prinsip Kimia: Pencarian Wawasan"; Peter Atkins, dkk.; 2008
- "Kimia Organik, Struktur dan Fungsi"; Peter Vollhardt, dkk.; 2011
tentang Penulis
Berbasis di San Diego, John Brennan telah menulis tentang sains dan lingkungan sejak 2006. Artikelnya telah muncul di "Plenty," "San Diego Reader," "Santa Barbara Independent" dan "East Bay Bulanan." Brennan meraih gelar Bachelor of Science di bidang biologi dari University of California, San Diego.
Kredit Foto
Photos.com/Photos.com/Getty Images