자발적인 반응은 순 에너지 투입없이 발생합니다. 반응이 발열인지 흡열인지를 포함하여 많은 요소가 반응이 자발적인지 여부에 영향을 미칩니다. 무질서 또는 엔트로피를 증가시키는 발열 반응은 항상 자발적입니다. 반면에 질서를 증가시키는 흡열 반응은 결코 자발적이지 않습니다. 그럼에도 불구하고 특정 화합물의 용해 또는 혼합을 포함하는 많은 반응은 자발적이고 흡열 성입니다.
엔탈피와 엔트로피
엔탈피와 엔트로피의 변화는 반응의 자발성에 영향을 미치는 두 가지 양입니다. 반응 엔탈피의 변화는 일반적으로 반응 열의 변화로 이해 될 수 있습니다. 이 변화가 음수이면 시스템은 열 에너지를 방출합니다. 반응은 발열입니다. 엔탈피의 변화가 양수이면 시스템은 열 에너지를 흡수합니다. 반응은 흡열입니다. 자발성에 영향을 미치는 또 다른 요인은 반응의 엔트로피 변화입니다. 엔트로피는 무작위성 또는 장애를 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 무질서가 증가하면 엔트로피의 변화는 양수입니다. 무질서가 감소하면 엔트로피의 변화는 음수입니다.
깁스 자유 에너지
반응이 자발적인지 여부를 정의하는 양을 깁스 자유 에너지. Gibbs 자유 에너지는 시스템의 엔탈피 변화에서 시스템 온도와 엔트로피 변화의 곱을 빼서 계산됩니다. ( "시스템"이라는 단어는 "반응"이라는 단어로 대체 될 수 있습니다.)이 결과가 부정적이면 반응은 자발적입니다. 따라서 흡열 반응이 자발적으로 일어나기 위해서는 온도와 엔트로피 변화의 곱이 엔탈피 변화보다 커야합니다.
질산 암모늄 용해
질산 암모늄염이 물에 용해되면 주변에서 열을 소비합니다. 이것은 흡열 과정입니다. 이런 일이 발생하면 용기와 주변이 만지면 매우 차갑게 느껴질 수 있습니다. 이러한 이유로 질산 암모늄은 냉찜질에 사용됩니다. 이 과정에서 엔탈피의 변화는 긍정적입니다. 그러나 엔트로피의 변화도 긍정적입니다. 시스템이 더 무질서 해집니다. 이러한 엔트로피의 변화는 온도의 수학적 곱과 Gibbs 자유 에너지 방정식의 엔트로피 변화가 엔탈피의 변화보다 클만큼 충분히 크다. 따라서 Gibbs 자유 에너지는 부정적이며 반응은 자발적입니다.
바륨 수산화물 및 암모늄 티오 시아 네이트
고체 수산화 바륨 8 수화물과 고체 암모늄 티오 시아 네이트 사이의 반응은 흡열 성이며 자발적입니다. 이 반응의 두 가지 생성물은 암모니아 가스와 액체 물입니다. 고체에서 기체 및 액체로의 이러한 상 변화는 반응에 엔트로피의 양의 변화를 제공합니다. 이러한 변화로 인해 시스템의 장애가 증가합니다. 기체와 액체는 고체보다 장애가 더 많습니다. 다시 말하지만, 이러한 장애의 증가는 엔탈피의 변화를 극복하고 반응은 자발적입니다.