Kendiliğinden Olan İki Endotermik Süreç Örneği

Herhangi bir net enerji girişi olmadan kendiliğinden reaksiyonlar meydana gelir. Reaksiyonun ekzotermik mi yoksa endotermik mi olduğu da dahil olmak üzere, bir reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığını birçok faktör etkiler. Artan düzensizlik veya entropi ile sonuçlanan ekzotermik reaksiyonlar her zaman kendiliğinden olacaktır. Öte yandan, düzende artışa neden olan endotermik reaksiyonlar asla kendiliğinden olmaz. Bununla birlikte, belirli bileşiklerin çözülmesini veya karıştırılmasını içeren bir dizi reaksiyon hem kendiliğinden hem de endotermiktir.

Entalpi ve entropideki değişiklikler, bir reaksiyonun kendiliğindenliğini etkileyen iki miktardır. Bir reaksiyonun entalpisindeki değişiklik, genel olarak bir reaksiyonun ısısındaki değişiklik olarak anlaşılabilir. Bu değişim negatif ise sistem ısı enerjisi verir; reaksiyon ekzotermiktir. Entalpi değişimi pozitif ise sistem ısı enerjisini emer; reaksiyon endotermiktir. Kendiliğindenliği etkileyen diğer bir faktör, bir reaksiyonun entropideki değişimidir. Entropi, rastgeleliği veya düzensizliği tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Düzensizlikte bir artış varsa, entropideki değişiklik pozitiftir. Düzensizlikte bir azalma varsa, entropideki değişim negatiftir.

Bir tepkimenin kendiliğinden olup olmadığını belirleyen niceliğe denir. Gibbs serbest enerjisi. Gibbs serbest enerjisi, bir sistemin sıcaklığının çarpımı ve entropi değişiminin sistemin entalpi değişiminden çıkarılmasıyla hesaplanır. ("Sistem" kelimesi "reaksiyon" kelimesi ile değiştirilebilir.) Bu sonuç negatifse, reaksiyon kendiliğindendir. Bu nedenle, endotermik bir reaksiyonun kendiliğinden olması için, sıcaklık ve entropi değişiminin ürünü, entalpi değişiminden büyük olmalıdır.

Tuz amonyum nitrat suda çözündüğünde çevresinden ısı tüketir; bu endotermik bir süreçtir. Bu olduğunda, kap ve çevresi dokunuşa çok soğuk gelebilir. Bu nedenle soğuk paketlerde amonyum nitrat kullanılmaktadır. Bu süreçte entalpi değişimi pozitiftir. Ancak entropideki değişim de olumludur; sistem daha düzensiz hale gelir. Entropideki bu değişim, Gibbs serbest enerji denklemindeki sıcaklık ve entropideki değişimin matematiksel çarpımı, entalpideki değişimden daha büyük olacak kadar büyüktür. Bu nedenle Gibbs serbest enerjisi negatiftir ve reaksiyon kendiliğindendir.

Katı baryum hidroksit oktahidrat ve katı amonyum tiyosiyanat arasındaki reaksiyon endotermik ve kendiliğindendir. Bu reaksiyondaki ürünlerden ikisi amonyak gazı ve sıvı sudur. Katıdan hem gaza hem de sıvıya bu faz değişiklikleri, reaksiyona entropide pozitif bir değişiklik verir. Bu değişiklikler nedeniyle sistemin düzensizliği artar - gazlar ve sıvılar katılardan daha fazla düzensizliğe sahiptir. Yine düzensizlikteki bu artış, entalpideki değişikliğin üstesinden gelir ve reaksiyon kendiliğinden olur.