Entrópia és annak változását különböző folyamatok
A legtöbb kémiai folyamatok egyidejűleg következik be a két jelenség: az energia transzfer és a változás a megrendelt elrendezése részecskék egymáshoz képest. Minden részecskék (molekulák, atomok, ionok) hajlamos egyenetlen mozgását, úgy, hogy a rendszer hajlamos elmozdulni a jobban rendezett állapotban egy kevésbé rendezett. A kvantitatív mértéke rendellenesség (véletlenszerűség, véletlenszerűséget) a rendszer az entrópia S. Például, ha egy gázpalack csatlakozik az üres tartály, a gázt a hengerben eloszlik a térfogata az edény. A rendszer több megrendelt állam fog menni kevésbé rendezett, akkor ez növeli az entrópia (# 916; S> 0).
Entrópia mindig növeli (# 916; S> 0), amikor a rendszer megy egy rendezettebb állapotból egy kevésbé rendezett: az átmenet egy anyag a kristályos állapotból folyékony és a folyadék gáz halmazállapotú, magasabb hőmérsékleten, oldottuk fel és a disszociációs kristály stb .
Amikor a rendszer egy kevésbé rendezett állapotból rendezettebb rendszer entrópia csökken (# 916; S <0), например при конденсации, кристаллизации, понижении температуры и т.д.
A termodinamika, az entrópia változás társított a meleget a kifejezést:
dS = # 948; Q / T vagy # 916; S = # 916; H / T
Entrópia anyagok és azok entalpiája képződés említett standard körülmények között. Standard 1 mol entrópia jelöljük S 0298. Ez a referencia érték, mért J / (K # 903 mol) (Pril.2).
Például, a standard entrópia
jég ............... ..S 0298 = 39,7 J / (K # 903 mol);
víz ............... .s 0298 = 70,08 J / (K # 903 mol);
gőz ... ..S 188,72 = 0298 J / (K # 903 mol),
azaz entrópia növekszik - a rendezetlenségi fok az anyag gáznemű állapotban több.
A S 0298 Grafit = 5,74 J / (K # 903; mol) gyémánt 0298 S = 2,36 J / (K # 903 mol), mivel anyagok amorf szerkezetű entrópia nagyobb, mint kristály.
S entrópia 298. 0 J / (K # 903; mol) növeli a bonyolultsága molekulák, például:
A kémiai reakciók entrópia is megváltozik, úgy, hogy növeli a molekulák számát a gáznemű anyagok entrópiája a rendszer csökkenésével növekszik - - csökken.
A változás entrópia a rendszer eredményeként a folyamatok által meghatározott egyenletet:
Például, a reakciót
A bal oldalon a egyenlet 1 mol gázalakú anyagok CO2 (g), és a megfelelő - 2 mol egy gáznemű anyag 2CO (g), azt jelenti, hogy a rendszer térfogata, és növeli a entrópia növekszik (# 916; S> 0).
A növekedés az entrópia (# 916; S> 0) is előfordulnak reakciók:
Az ammónia képződése reakciót
rendszer térfogata csökken, így az entrópia csökken (# 916; S <0).
A entrópiacsökkenés (# 916; S <0) протекают реакции:
A reakciók között szilárd és azon eljárásokban, amelyekben az összeg a gáznemű anyag nem változik, az entrópia gyakorlatilag változatlan marad, és a változása függ a szerkezet vagy a molekuláris szerkezete a kristályrács, például:
Példa №1. Kiszámítja és magyarázza az entrópia változás a folyamat
Határozat. Vegyük le a App. 2 értékek standard anyagok entropies
# 916; S = S 0 0 CO2 (g) - (S C 0 (Z) + S 0 O2 (g)) = 213,68 - (5,74+ 205.04) = 2,9 J / K.
mert # 916; S> 0, az entrópia a reakció során enyhén növekszik. rendszer térfogata nem változik, de a entrópia növekszik miatt szövődménye a molekulák szerkezete a CO2 képest O2 molekulával.
Spontán, azaz elvesztése nélkül az energia kívülről, a rendszer léphet csak a kevésbé stabil állapotban stabilabb.
A kémiai folyamatok, a két tényező jár egyszerre:
- tendencia, hogy átmenet a rendszer, hogy az állam a legkisebb belső energia, ami csökkenti a entalpiája a rendszer (# 916; H → perc);
- a tendencia, hogy a rendszer, hogy egy kaotikus állapot, amely növeli az entrópia (# 916; S → max).
Megváltoztatása az energetikai rendszer az úgynevezett entalpia tényező. ez mennyiségileg kifejezve a reakcióhő # 916; H. Ez tükrözi a tendencia, hogy formában kötvények és bővítés részecskék.
A növekedés az entrópia a rendszer az úgynevezett entrópia tényező. mennyiségileg expresszálódik az energia egységekben (J), és úgy számítjuk, mint a T # 903; # 916; S. Ez tükrözi a trendjét rendezetlen elrendezése részecskék anyagok bomlanak egyszerűbb részecskéket.
A kumulatív hatás e két ellentétes tendenciák lezajló folyamatok állandó T és P, tükröződik izobár izotermikusnak változás lehetséges, vagy a szabadentalpia # 916; G alábbi egyenlet fejezi ki:
Állandó hőmérséklet és nyomás (izobár-izoterm folyamat) spontán lefelé áramoljon reakció Gibbs energiát.
A természet a Gibbs energia változás lehet megítélni az elméleti lehetősége vagy lehetetlensége a folyamatot.
ha # 916; G <0. реакция может протекать самопроизвольно в прямом направлении. Чем больше уменьшение энтальпийного фактора и возрастание энтропийного фактора, тем сильнее стремление системы к протеканию реакции. При этом энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном.
Ha a Gibbs # 916; G> 0. spontán reakció nem folytatódhat az előre irányban.
ha # 916; G = 0. a rendszer a kémiai egyensúly, entalpia és entrópia tényezők egyenlők (# 916; H = T # 903; # 916; S). A hőmérséklet, amelyen # 916; G = 0. úgynevezett indulási hőmérséklet reakció. T = # 916; H / # 916; S. Ezen a hőmérsékleten, és a forward és reverz reakciók egyaránt. Az a lehetőség (vagy lehetetlensége) spontán reakció áramlás különböző arányokban mennyiségek # 916; H és # 916; S képviseli a táblázatban.
A jel változása függvényében
Képesség (lehetetlenségét) bármely önálló reakciót
Kiszámítjuk azt az entalpia és entrópia
# 916; G 0 = # 916; H 0 - T # 903; # 916; S = 0 101,46-128,41 · 298 · 10 -3 = 63,19 kJ.
mert # 916; G 0> 0, és ezért a reakció áramlási szabványos körülmények között lehetetlen. mint # 916; H> 0, és # 916; S> 0, arra lehet következtetni, hogy a reakció lefutása a spontán kellően magas hőmérsékleten.
Kiszámítjuk a hőmérséklet, amelynél bomlás kezdődik magnézium-karbonát:
T = # 916; H 0 / # 916; S 0 = 101,46 / (128,41 * 10 -3) = 790,12 K (517,12 0 C).
A hőmérséklet 790,12 K equiprobable és a forward és reverz reakciókat. Ha a hőmérséklet magasabb, mint 790,12 K jelentése közvetlen reakció végbemenjen, azaz a bomlás magnézium-karbonát fog bekövetkezni.