Bazı reaksiyonlar, kimyagerlerin termodinamik olarak spontane olarak adlandırdıkları şeydir; bu, onları gerçekleştirmek için herhangi bir iş koymak zorunda kalmadan meydana geldikleri anlamına gelir. Standardı hesaplayarak bir reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığını belirleyebilirsiniz. Gibbs serbest enerjisi reaksiyonun, standart hallerinde saf ürünler ve saf reaktanlar arasındaki Gibbs serbest enerjisindeki fark. (Gibbs serbest enerjisinin, bir çalışmadan elde edebileceğiniz maksimum genişleme olmayan iş miktarı olduğunu unutmayın. sistem.) Reaksiyonun serbest enerjisi negatif ise, reaksiyon termodinamik olarak kendiliğindendir. yazılı. Reaksiyonun serbest enerjisi pozitifse, reaksiyon kendiliğinden değildir.
Çalışmak istediğiniz reaksiyonu temsil eden bir denklem yazın. Reaksiyon denklemlerini nasıl yazacağınızı hatırlamıyorsanız, hızlı bir inceleme için Kaynaklar bölümünün altındaki ilk bağlantıya tıklayın. Örnek: metan ve oksijen arasındaki reaksiyonun termodinamik olarak kendiliğinden olup olmadığını bilmek istediğinizi varsayalım. Reaksiyon aşağıdaki gibi olacaktır:
Bu makalenin sonundaki Kaynaklar bölümünün altındaki NIST Chemical WebBook bağlantısını tıklayın. Açılan pencerede, bir bileşik veya maddenin (örn. su, metan, elmas, vb.) adını yazabileceğiniz ve bununla ilgili daha fazla bilgi bulabileceğiniz bir arama alanı vardır.
Reaksiyondaki (hem ürünler hem de reaktanlar) her türün standart oluşum entalpisine, ΔfH°'ye bakın. Ürünler için toplam ΔfH° elde etmek için her bir ürünün ΔfH°'sini bir araya toplayın, ardından ΔfH° reaktanları elde etmek için her bir reaktantın ΔfH°'sini birlikte ekleyin. Örnek: Yazdığınız reaksiyon metan, su, oksijen ve CO2 içerir. Oksijen gibi bir elementin en kararlı halindeki ΔfH° değeri her zaman 0'a ayarlanır, bu nedenle şimdilik oksijeni göz ardı edebilirsiniz. Bununla birlikte, diğer üç türün tümü için ΔfH°'yi ararsanız, aşağıdakileri bulacaksınız:
Ürünler için ΔfH° toplamı -393.51 + 2 x -285.8 = -965.11'dir. Suyun ΔfH° değerini 2 ile çarptığınıza dikkat edin, çünkü kimyasal reaksiyon denkleminizde suyun önünde 2 var.
Reaksiyonunuzdaki türlerin her biri için standart molar entropiyi veya S°'yi alın. Standart oluşum entalpisinde olduğu gibi, toplam ürün entropisini elde etmek için ürünlerin entropilerini toplayın ve toplam tepken entropisini elde etmek için tepkenlerin entropilerini toplayın.
Her şeyi toplarken hem oksijen hem de su için S°'yi 2 ile çarpmanız gerektiğine dikkat edin, çünkü reaksiyon denkleminde her birinin önünde 2 sayısı vardır.
Son adımdaki reaksiyonun S°'sini 298.15 K (oda sıcaklığı) ile çarpın ve 1000'e bölün. 1000'e bölüyorsunuz, çünkü reaksiyonun S°'si J / mol K cinsinden, standart reaksiyon entalpisi ise kJ / mol cinsindendir.
Örnek: Reaksiyonun S°'si -242.86'dır. Bunu 298.15 ile çarpar, sonra 1000'e bölersek -72.41 kJ / mol verir.
Adım 7 sonucunu, standart reaksiyon entalpisi olan Adım 4 sonucundan çıkarın. Elde ettiğiniz rakam, standart Gibbs serbest reaksiyon enerjisi olacaktır. Negatif ise, reaksiyon kullandığınız sıcaklıkta yazıldığı gibi termodinamik olarak kendiliğindendir. Pozitif ise, reaksiyon kullandığınız sıcaklıkta termodinamik olarak kendiliğinden değildir.
Örnek: -890 kJ / mol - -72.41 kJ/mol = -817.6 kJ/mol, bu sayede metan yanmasının termodinamik olarak kendiliğinden bir süreç olduğunu bilirsiniz.
Referanslar
- "Kimyasal Prensipler: İçgörü Arayışı"; Peter Atkins ve diğerleri; 2008
- "Organik Kimya, Yapı ve İşlev"; Peter Vollhardt ve diğerleri; 2011
yazar hakkında
San Diego merkezli John Brennan, 2006'dan beri bilim ve çevre hakkında yazıyor. Makaleleri "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" ve "East Bay" dergilerinde yayınlandı. Aylık." Brennan, San Diego'daki California Üniversitesi'nden biyoloji alanında lisans derecesine sahiptir.
Fotoğrafa katkı verenler
Photos.com/Photos.com/Getty Images