Nekatere reakcije kemiki imenujejo termodinamično spontane, kar pomeni, da se pojavijo, ne da bi si morali prizadevati za njihovo uresničitev. Z izračunom standarda lahko ugotovite, ali je reakcija spontana Gibbsova prosta energija reakcije, razlika v Gibbsovi prosti energiji med čistimi produkti in čistimi reaktanti v njihovih standardnih stanjih. (Ne pozabite, da je Gibbsova prosta energija največja količina neširitvenega dela, ki jo lahko pridobite iz a sistem.) Če je prosta energija reakcije negativna, je reakcija termodinamično spontana kot napisano. Če je prosta energija reakcije pozitivna, reakcija ni spontana.
Napišite enačbo, ki predstavlja reakcijo, ki jo želite preučiti. Če se ne spomnite, kako napisati reakcijske enačbe, za hiter pregled kliknite prvo povezavo v razdelku Viri. Primer: predpostavimo, da želite vedeti, ali je reakcija med metanom in kisikom termodinamično spontana. Reakcija bi bila naslednja:
V razdelku Viri na koncu tega članka kliknite povezavo NIST Chemical WebBook. V oknu, ki se odpre, je iskalno polje, kjer lahko vnesete ime spojine ali snovi (npr. Voda, metan, diamant itd.) In najdete več informacij o njej.
Poiščite standardno entalpijo tvorbe, ΔfH °, za vsako vrsto v reakciji (produkte in reaktante). Dodajte ΔfH ° vsakega posameznega proizvoda skupaj, da dobite skupno ΔfH ° za izdelke, nato dodajte ΔfH ° vsakega posameznega reaktanta skupaj, da dobite ΔfH ° reaktantov. Primer: Reakcija, ki ste jo napisali, vključuje metan, vodo, kisik in CO2. ΔfH ° elementa, kot je kisik v njegovi najbolj stabilni obliki, je vedno nastavljen na 0, zato lahko kisik za zdaj prezrete. Če pa poiščete ΔfH ° za vse ostale tri vrste, pa boste našli naslednje:
Vsota ΔfH ° za izdelke je -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Upoštevajte, da ste ΔfH ° vode pomnožili z 2, ker je v vaši enačbi kemijske reakcije pred vodo 2.
Pridobite standardno molsko entropijo ali S ° za vsako vrsto v vaši reakciji. Tako kot pri običajni entalpiji tvorbe, seštejte entropije izdelkov, da dobite celotno entropijo produkta, in entropije reaktantov, da dobite totalno entropijo reaktanta.
Upoštevajte, da morate pri seštevanju pomnožiti S ° za kisik in vodo z 2, saj ima vsak v reakcijski enačbi pred seboj številko 2.
S ° reakcije iz zadnjega koraka pomnožimo z 298,15 K (sobna temperatura) in delimo s 1000. Delite s 1000, ker je S ° reakcije v J / mol K, medtem ko je standardna entalpija reakcije v kJ / mol.
Primer: S ° reakcije je -242,86. Če to pomnožimo z 298,15, nato delimo s 1000, dobimo -72,41 kJ / mol.
Rezultat koraka 7 odštejemo od rezultata koraka 4, standardne entalpije reakcije. Rezultat tega bo običajna Gibbsova prosta energija reakcije. Če je negativna, je reakcija termodinamično spontana, kot je zapisano pri temperaturi, ki ste jo uporabili. Če je pozitivna, reakcija pri temperaturi, ki ste jo uporabili, ni termodinamično spontana.
Primer: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, s čimer veste, da je zgorevanje metana termodinamično spontan proces.
Reference
- "Kemijska načela: iskanje vpogleda"; Peter Atkins, et al.; 2008
- "Organska kemija, zgradba in delovanje"; Peter Vollhardt, et al.; 2011
O avtorju
John Brennan s sedežem v San Diegu že od leta 2006 piše o znanosti in okolju. Njegovi članki so bili objavljeni v "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" in "East Bay Mesečno. "Brennan je diplomirala iz biologije na Kalifornijski univerzi v San Diegu.
Foto krediti
Photos.com/Photos.com/Getty Images