Entropia, spontánnosť chemickej reakcie

Entropia, spontánnosť chemickej reakcie

ENTROPIA – neusporiadanosť systému, označuje sa S
Clausius 1865, entropie, en obsahovať , trope zmena alebo premena.
Zmena usporiadania sústavy súvisí s počtom spôsobov, ktorým môžeme usporiadať častice v sústave. To je určujúci faktor pre určenie spontánnych pochodov.

Sústava s pomerne malým počtom spôsobov usporiadania častíc (menšie W) má nižšie neusporiadanie a malú entropiu. Sústava s veľkým počtom spôsobov usporiadania častíc (veľké W) má väčšie neusporiadanie a vysokú entropiu.Zvýšenie entropie súvisí s narastaním chaosu.

Rozpúšťame tuhú látku vo vode
Napríklad NaCl v H2O
Pri rozpúšťaní rastie neusporiadanie ľad voda para
Mikrostavy ľadu sa nedajú veľmi meniť a zachovávajú tuhý makrostav.
Molekuly vody sa môžu pohybovať a zaujímať rôzne konfigurácie.
Vodná para zaoberá veľký objem a molekuly nemajú obmedzenia v počte mikrostavov, ktorými sa môže realizovať daný makrostav.
S(s) < S(l) << S(g)
Hg(l) + ½ O2(g) ---> HgO(s)

Entropia sa znižuje. Sústava prechádza zo stavu s nižším usporiadaním do stavu s vyšším usporiadaním. Znamienko S reakcie je preto... Záporné!
Entropia obvykle rastie v nasledujúcich prípadoch:
V reakciách v ktorých sa molekula rozpadá na dve alebo viac menších molekúl alebo na atómy. V reakcii, v ktorej dochádza k zväčšeniu počtu molov plynu
Pri topení a sublimácii tuhých látok a pri vyparovaní kvapalín.

SMER PRIEBEHU CHEMICKÝCH REAKCIÍ

V prírode prebiehajú deje samovoľne vždy v tom smere, v ktorom sa znižuje potenciálna energia danej sústavy. Telesá padajú alebo rieky tečú vždy z vyššieho miesta na nižšie, pretože ich potenciálna energia v gravitačnom poli Zeme pritom klesá.

Podobne je to aj s chemickými reakciami – tiež samovoľne prebiehajú v smere znižovania potenciálnej energie. Pre deje, ktoré prebiehajú pri stálom tlaku a stálej teplote, je touto potenciálnou energiou Gibbsova energia G. Je to vlastne voľná energia schopná konať prácu.

Gibbsova energia je definovaná vzťahom: G = H – TS
kde H – entalpia, T – teplota, S – entropia

Pokles Gibbsovej energie v priebehu samovoľného deja súvisí so vzrastom entropie, o ktorom hovorí druhý zákona termodynamiky. Keď sústava dosiahne maximálnu hodnotu entropie, resp. minimálnu hodnotu Gibbsovej energie, dej v nej prebiehajúci, sa zastaví – dostane sa do rovnováhy.

Ak ΔG < 0 .... chem. reakcia prebieha samovoľne ...........EXERGONICKÁ
ΔG = 0..... chem. reakcia je v rovnováhe

Ak ΔG > 0.... chem. reakcia neprebieha v naznačenom smere samovoľne, samovoľne prebieha reakcia v opaťnom smere ...........ENDERGONICKÁ