Niektoré reakcie chemici nazývajú termodynamicky spontánne, čo znamená, že k nim dôjde bez toho, aby ste sa museli usilovať o ich uskutočnenie. Výpočet normy určuje, či je reakcia spontánna Gibbsova voľná energia reakcie, rozdiel v Gibbsovej voľnej energii medzi čistými produktmi a čistými reaktantmi v ich štandardných stavoch. (Pamätajte, že Gibbsova voľná energia je maximálnym množstvom neexpanznej práce, z ktorej sa môžete dostať a sústava.) Ak je voľná energia reakcie negatívna, reakcia je termodynamicky spontánna ako napísané. Ak je voľná energia reakcie pozitívna, reakcia nie je spontánna.
Napíšte rovnicu predstavujúcu reakciu, ktorú chcete študovať. Ak si nepamätáte, ako písať reakčné rovnice, kliknite na prvý odkaz v časti Zdroje a získate rýchlu kontrolu. Príklad: Predpokladajme, že chcete vedieť, či je reakcia medzi metánom a kyslíkom termodynamicky spontánna. Reakcia by bola nasledovná:
Kliknite na odkaz NIST Chemical WebBook v sekcii Zdroje na konci tohto článku. Okno, ktoré sa zobrazí, má vyhľadávacie pole, do ktorého môžete napísať názov zlúčeniny alebo látky (napr. Voda, metán, diamant atď.) A nájsť o nich viac informácií.
Vyhľadajte štandardnú entalpiu formácie, ΔfH °, každého druhu v reakcii (produkty aj reaktanty). Pridajte ΔfH ° každého jednotlivého produktu dohromady, aby ste získali celkovú ΔfH ° pre produkty, potom pridajte ΔfH ° každého jednotlivého reaktantu dohromady, aby ste získali ΔfH ° reaktantov. Príklad: Reakcia, ktorú ste napísali, zahŕňa metán, vodu, kyslík a CO2. ΔfH ° prvku, ako je kyslík, v najstabilnejšej forme je vždy nastavený na 0, takže kyslík môžete zatiaľ ignorovať. Ak však vyhľadáte ΔfH ° pre všetky ďalšie tri druhy, nájdete nasledujúce:
Súčet ΔfH ° pre produkty je -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Všimnite si, že ste vynásobili ΔfH ° vody o 2, pretože vo vašej chemickej reakčnej rovnici je pred vodou 2.
Získajte štandardnú molárnu entropiu alebo S ° pre každý z druhov vo vašej reakcii. Rovnako ako pri štandardnej entalpii tvorby, spočítajte entropie produktov, aby ste získali celkovú entropiu produktu, a spočítajte entropie reaktantov, aby ste získali úplnú entropiu reaktantov.
Všimnite si, že pri sčítaní všetkého musíte vynásobiť S ° pre kyslík aj vodu 2, pretože každý z nich má v reakčnej rovnici pred sebou číslo 2.
Vynásobte S ° reakcie z posledného kroku 298,15 K (teplota miestnosti) a vydelte 1000. Vydeľujete 1000, pretože S ° reakcie je v J / mol K, zatiaľ čo štandardná entalpia reakcie je v kJ / mol.
Príklad: Teplota reakcie je -242,86. Vynásobením tohto čísla 298,15 a následným vydelením 1000 výťažkami -72,41 kJ / mol.
Výsledok z kroku 7 sa odpočíta od výsledku z kroku 4, čo je štandardná entalpia reakcie. Váš výsledný údaj bude štandardná Gibbsova voľná energia reakcie. Ak je negatívna, reakcia je termodynamicky spontánna, ako je to napísané pri použitej teplote. Ak je pozitívna, reakcia nie je termodynamicky spontánna pri použitej teplote.
Príklad: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, podľa ktorého viete, že spaľovanie metánu je termodynamicky spontánny proces.
Referencie
- „Chemické princípy: hľadanie poznatkov“; Peter Atkins a kol.; 2008
- „Organická chémia, štruktúra a funkcia“; Peter Vollhardt a kol.; 2011
O autorovi
John Brennan so sídlom v San Diegu píše od roku 2006 o vede a životnom prostredí. Jeho články sa objavili v publikáciách „Plenty“, „San Diego Reader“, „Santa Barbara Independent“ a „East Bay Mesačne. “Brennanová získala titul bakalára prírodných vied na Kalifornskej univerzite v San Diegu.
Fotoúvery
Photos.com/Photos.com/Getty Images