inlärningsmål
- beskriv skillnaderna mellan spontana och icke-spontana processer.
viktiga punkter
- en spontan process kan fortsätta i en viss riktning utan att behöva drivas av en extern energikälla.,
- termodynamikens lagar styr riktningen för en spontan process, vilket säkerställer att om ett tillräckligt stort antal individuella interaktioner är involverade, kommer riktningen alltid att vara i riktning mot ökad entropi.
- en endergonisk reaktion (även kallad en icke-spontan reaktion) är en kemisk reaktion där standardförändringen i fri energi är positiv och energi absorberas.
- endergoniska processer kan skjutas eller dras genom att koppla dem till mycket exergoniska reaktioner.,
villkor
- exergonicbeskriver en reaktion som frigör energi till omgivningen.
- endergoniskbeskriver en reaktion som absorberar energi från omgivningen.
- entropya termodynamisk egenskap som är måttet på ett systems värmeenergi per enhetstemperatur som inte är tillgänglig för att göra användbart arbete.
det finns två typer av processer (eller reaktioner): spontan och icke-spontan. Spontana förändringar, även kallade naturliga processer, fortsätter när de lämnas till sig själva, och i avsaknad av försök att driva dem i omvänd ordning., Skyltkonventionen om förändringar i fri energi följer den allmänna konventionen för termodynamiska mätningar. Detta innebär en frigivning av fri energi från systemet motsvarar en negativ förändring av fri energi, men till en positiv förändring för omgivningen. Exempel är:
- en lukt som sprider sig i ett rum
- is som smälter i ljummet vatten
- salt som löses upp i vatten
- järn rostar.,
termodynamikens lagar styr riktningen för en spontan process, vilket säkerställer att om ett tillräckligt stort antal individuella interaktioner (som atomer kolliderar) är involverade, kommer riktningen alltid att vara i riktning mot ökad entropi.
termodynamikens andra lag
termodynamikens andra lag anger att för varje spontan process måste det totala ΔS vara större än eller lika med noll. ändå kan spontana kemiska reaktioner leda till en negativ förändring i entropi., Detta strider dock inte mot den andra lagen, eftersom en sådan reaktion måste ha en tillräckligt stor negativ förändring i entalpi (värmeenergi). Temperaturökningen i reaktionsområdet resulterar i en tillräckligt stor ökning av entropi, så att den totala förändringen i entropi är positiv. Det vill säga, omgivningens ΔS ökar tillräckligt på grund av reaktionens exotermicitet så att den överkompenserar för systemets negativa ΔS. Eftersom det totala ΔS = ΔSsurroundings + ΔSsystem är den totala förändringen i entropi fortfarande positiv.,
spontana processer
spontanitet innebär inte att reaktionen fortskrider med stor hastighet. Till exempel är sönderfallet av diamanter i grafit en spontan process som sker mycket långsamt och tar miljontals år. Reaktionshastigheten är oberoende av dess spontanitet, och beror istället på reaktionens kemiska kinetik. Varje reaktant i en spontan process har en tendens att bilda motsvarande produkt. Denna tendens är relaterad till stabilitet.,
Nonspontaneous Processes
en endergonisk reaktion (även kallad en icke-spontan reaktion eller en ogynnsam reaktion) är en kemisk reaktion där standardförändringen i fri energi är positiv och energi absorberas. Den totala mängden energi är en förlust (det tar mer energi att starta reaktionen än vad som kommer ut av det) så den totala energin är ett negativt nettoresultat. Endergoniska reaktioner kan också skjutas genom att koppla dem till en annan reaktion, som är starkt exergonisk, genom en delad mellanliggande.,Saul Steinberg från New Yorker illustrerar en nonspontaneous processen här.