כמה תגובות הן מה שכימאים מכנים ספונטנית תרמו-דינמית, מה שאומר שהם מתרחשים בלי צורך להכניס עבודה כדי לגרום להם לקרות. אתה יכול לקבוע אם תגובה היא ספונטנית על ידי חישוב התקן גיבס אנרגיה חופשית של התגובה, ההבדל באנרגיה חופשית של גיבס בין מוצרים טהורים למגיבים טהורים במצבים הסטנדרטיים שלהם. (זכור כי האנרגיה החינמית של Gibbs היא הכמות המקסימלית של עבודות שאינן מתרחבות שתוכל לצאת מ מערכת.) אם האנרגיה החופשית של התגובה היא שלילית, התגובה היא ספונטנית תרמודינמית כמו כתוב. אם האנרגיה החופשית של התגובה חיובית, התגובה אינה ספונטנית.
כתוב משוואה המייצגת את התגובה שברצונך ללמוד. אם אינך זוכר כיצד לכתוב משוואות תגובה, לחץ על הקישור הראשון בקטע משאבים לבדיקה מהירה. דוגמה: נניח שאתה רוצה לדעת האם התגובה בין מתאן לחמצן היא ספונטנית תרמודינמית. התגובה תהיה כדלקמן:
לחץ על הקישור NIST Chemical Web תחת קטע משאבים בסוף מאמר זה. בחלון שיופיע יש שדה חיפוש בו תוכלו להקליד שם של תרכובת או חומר (למשל מים, מתאן, יהלום וכו ') ולמצוא עליו מידע נוסף.
חפש את האנטלפיה היצירתית הסטנדרטית, ה- ΔfH °, של כל מין בתגובה (הן מוצרים והן מגיבים). הוסף את ΔfH ° של כל מוצר בודד יחד כדי לקבל Δ fH ° כולל עבור מוצרים, ואז הוסף את Δ fH ° של כל מגיב בודד יחד כדי לקבל Δ fH ° של מגיבים. דוגמא: התגובה שכתבת כוללת מתאן, מים, חמצן ו- CO2. ה- ΔfH ° של אלמנט כגון חמצן בצורתו היציבה ביותר מוגדר תמיד ל 0, כך שתוכל להתעלם מחמצן לעת עתה. אם אתה מחפש את ΔfH ° עבור כל שלושת המינים האחרים, עם זאת, תמצא את הדברים הבאים:
סכום ΔfH ° עבור המוצרים הוא -393.51 + 2 x -285.8 = -965.11. שימו לב כי הכפלתם את ΔfH ° של המים ב- 2, כי יש 2 מול המים במשוואת התגובה הכימית שלכם.
אחזר את האנטרופיה הטוחנת הסטנדרטית, או S °, עבור כל אחד מהמינים בתגובתך. בדיוק כמו באנטלפיה הסטנדרטית של היווצרות, הוסיפו את האנטרופיות של המוצרים כדי לקבל אנטרופיית מוצרים כוללת והוסיפו את האנטרופיות של המגיבים כדי לקבל אנטרופיה של המגיב הכולל.
שימו לב שעליכם להכפיל את S ° עבור חמצן ומים ב -2 כשמוסיפים הכל, מכיוון שלכל אחד מהם יש מספר 2 לפניו במשוואת התגובה.
הכפל את ה- S ° של התגובה מהשלב האחרון ב- 298.15 K (טמפרטורת החדר) וחלק ב- 1000. אתה מתחלק ב- 1000 מכיוון ש- S התגובה היא ב- J / mol K, ואילו האנטלפיה הרגילה של התגובה היא ב- KJ / mol.
דוגמא: S ° התגובה הוא -242.86. הכפל זאת ב- 298.15, ואז חלקי 1000 תשואות -72.41 kJ / mol.
הפחית את תוצאת שלב 7 מתוצאת שלב 4, האנתלפיה הרגילה של התגובה. הנתון המתקבל שלך יהיה אנרגיית התגובה החופשית של גיבס. אם היא שלילית, התגובה היא ספונטנית תרמודינמית כפי שנכתבה בטמפרטורה בה השתמשת. אם היא חיובית, התגובה אינה ספונטנית תרמו-דינמית בטמפרטורה בה השתמשת.
דוגמה: -890 kJ / mol - -72.41 kJ / mol = -817.6 kJ / mol, לפיה אתה יודע שבערת מתאן היא תהליך ספונטני תרמודינמי.
הפניות
- "עקרונות כימיים: החיפוש אחר תובנה"; פיטר אטקינס ואח '; 2008
- "כימיה אורגנית, מבנה ותפקוד"; פיטר וולהרדט ואח '; 2011
על הסופר
ג'ון ברנן, שנמצא בסן דייגו, כתב על מדע וסביבה מאז 2006. מאמריו הופיעו ב"שפע "," קורא סן דייגו "," סנטה ברברה עצמאית "ו"איסט ביי" חודשי. "ברנן הוא בעל תואר ראשון במדעים בביולוגיה מאוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו.
נקודות זיכוי
Photos.com/Photos.com/Getty Images