一部の反応は、化学者が熱力学的に自発的と呼ぶものです。つまり、反応を起こすために作業を行う必要がなく、反応が発生します。 標準を計算することにより、反応が自発的であるかどうかを判断できます ギブズの自由エネルギー 反応の、標準状態での純粋な生成物と純粋な反応物の間のギブズの自由エネルギーの違い。 （ギブズの自由エネルギーは、あなたが得ることができる非拡張仕事の最大量であることを忘れないでください システム。）反応の自由エネルギーが負の場合、反応は熱力学的に自発的です。 書かれています。 反応の自由エネルギーが正の場合、反応は自発的ではありません。
調べたい反応を表す方程式を書きます。 反応方程式の書き方を覚えていない場合は、[リソース]セクションの下にある最初のリンクをクリックして簡単に確認してください。 例：メタンと酸素の間の反応が熱力学的に自発的であるかどうかを知りたいとします。 反応は次のようになります。
この記事の最後にある「リソース」セクションの下にある「NISTChemicalWebBook」リンクをクリックします。 表示されるウィンドウには検索フィールドがあり、化合物または物質（水、メタン、ダイヤモンドなど）の名前を入力して、詳細情報を見つけることができます。
反応中の各種（生成物と反応物の両方）の標準生成エンタルピーΔfH°を調べます。 個々の製品のΔfH°を合計して製品の合計ΔfH°を取得し、次に個々の反応物のΔfH°を合計して反応物のΔfH°を取得します。 例：あなたが書いた反応には、メタン、水、酸素、CO2が含まれます。 最も安定した形の酸素などの元素のΔfH°は常に0に設定されているため、今のところ酸素は無視できます。 ただし、他の3つの種すべてについてΔfH°を調べると、次のことがわかります。
製品のΔfH°の合計は-393.51+ 2 x -285.8 = -965.11です。 化学反応式では水の前に2があるため、水のΔfH°に2を掛けたことに注意してください。
反応中の各種の標準モルエントロピー（S°）を取得します。 標準の生成エンタルピーと同様に、生成物のエントロピーを合計して総生成物エントロピーを取得し、反応物のエントロピーを合計して総反応物エントロピーを取得します。
すべてを合計するときは、酸素と水の両方のS°に2を掛ける必要があることに注意してください。これは、反応式の前にそれぞれ2が付いているためです。
最後のステップからの反応のS°に298.15K（室温）を掛け、1000で割ります。 反応のS°がJ / mol Kであるのに対し、標準反応エンタルピーはkJ / molであるため、1000で除算しています。
例：反応のS°は-242.86です。 これに298.15を掛け、次に1000で割ると、-72.41 kJ / molになります。
標準反応エンタルピーであるステップ4の結果からステップ7の結果を引きます。 結果として得られる数値は、標準ギブズの反応自由エネルギーになります。 負の場合、使用した温度で記述されているように、反応は熱力学的に自発的です。 正の場合、使用した温度では反応は熱力学的に自発的ではありません。
例：-890 kJ / mol 72.41 kJ / mol = -817.6 kJ / mol。これにより、メタンの燃焼が熱力学的に自発的なプロセスであることがわかります。
参考文献
- "化学原理：洞察の探求"; Peter Atkins、et al。; 2008
- "有機化学、構造および機能"; Peter Vollhardt、et al。; 2011
著者について
サンディエゴを拠点とするジョン・ブレナンは、2006年から科学と環境について執筆しています。 彼の記事は「Plenty」、「San Diego Reader」、「Santa Barbara Independent」、「EastBay」に掲載されています。 毎月。」ブレナンは、カリフォルニア大学サンディエゴ校で生物学の理学士号を取得しています。
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