Γιατί συμβαίνουν ενδοθερμικές αντιδράσεις; + Παράδειγμα

Υπάρχουν δύο πιθανές αιτίες:

1. επειδή η αντίδραση παράγει προϊόντα με υψηλότερο βαθμό διαταραχής (π.χ. υγρά διαλύματα <αερίων ουσιών, είναι πιο διαταραγμένα από τα στερεά) και / ή σε εκείνες τις περιπτώσεις όπου ο αριθμός γραμμομορίων προϊόντων είναι υψηλότερος από τον αριθμό των γραμμομορίων αντιδραστηρίων (παράδειγμα: αντιδράσεις αποσύνθεσης).

2. επειδή το σύστημα είναι ανοικτό, δηλ. κάποιο προϊόν αφαιρείται φυσικά και μη αναστρέψιμα από το σύστημα αντίδρασης (π.χ. μορφολίνη ιζημάτων, σύμπλοκα, διαδοχικές αντιδράσεις όπου δεν επιτυγχάνεται ισορροπία όπως στα ζωντανά συστήματα κ.λπ.)

Σχετικά με το σημείο 1. αξίζει να γνωρίζουμε ότι η τάση σχηματισμού των πιο σταθερών (ενεργειακά) συστημάτων, όπως συμβαίνει στις εξωθερμικές αντιδράσεις, όπως μετράται με αρνητική παραλλαγή ενθαλπίας, δεν είναι η μόνη κινητήρια δύναμη του αυθορμητισμού των χημικών αντιδράσεων. Μια άλλη σημαντική κινητήρια δύναμη είναι η τάση να παράγονται περισσότερα διαταραγμένα συστήματα, όπου η αύξηση της διαταραχής, ή η αύξηση της πιθανότητας, μετράται με την παραλλαγή Εντροπίας πολλαπλασιασμένη με Τ (Τ = απόλυτη θερμοκρασία). Για τις αυθόρμητες-ενδοθερμικές αντιδράσεις ο όρος Εντροπία κυριαρχεί πάνω από τον όρο Ενταλπία.

Είναι ευκολότερο να κατανοήσουμε αυτή την περίσταση με μερικούς κοινούς φυσικούς μετασχηματισμούς, όπως εξάτμιση σε στενή φιάλη: μια σταγόνα αλκοόλης ή αιθέρα εξατμίζεται αυθόρμητα ακόμη και αν η εξάτμιση αφαιρεί ενέργεια (είναι ενδοθερμική), επειδή τα μόρια στη φάση ατμού έχουν πολύ περισσότερη εντροπία (διαταραχή) των ίδιων μορίων στην υγρή φάση.

Η διάσπαση των κοινών αλάτων στο νερό, όπως το KCl, είναι συχνά μια αυθόρμητη και ενδοθερμική διαδικασία, επειδή η λύση είναι πολύ πιο διαταραγμένη από το κρυστάλλινο + ξεχωριστό νερό, οδηγώντας έτσι τη διαδικασία παρά την ενέργεια ενυδάτωσης (από δεσμούς ιόντων-νερού) ιοντική πλέγμα ενέργειας (η ενέργεια που καταναλώνεται για να διαχωρίσει τα ιόντα κρυστάλλων) καθιστώντας την όλη διαδικασία ενδοθερμική.

Σχετικά με το σημείο 2. το νόμο της ισορροπίας Le Chatelier, δηλώνει ότι αφαιρώντας ένα προϊόν από την κατάσταση ισορροπίας, το σύστημα αντιδρά να αναπαράγει μια νέα κατάσταση ισορροπίας και αυτό σημαίνει ότι τα νέα αντιδρώντα μετασχηματίζονται για να αποκαταστήσουν το αφαιρεθέν προϊόν. Αυτή η ανάκτηση της κατάστασης ισορροπίας μετά την εξισορρόπηση λαμβάνει χώρα ανεξάρτητα από τον εξωθερμικό ή ενδοθερμικό χαρακτήρα της αντίδρασης. Έτσι, σε ένα ανοιχτό σύστημα στο οποίο ένα από τα προϊόντα της ισορροπίας διεγείρεται συνεχώς, η αντίδραση θα προχωρήσει συνεχώς μέχρι να τελειώσει ένα από τα αντιδραστήρια, ακόμη και αν η αντίδραση είναι ενδοθερμική και εάν ο όρος εντροπίας είναι μειονεκτικός.

Μερικές φορές οι λόγοι 1 και 2 συνδυάζονται όταν, για παράδειγμα, η αντίδραση παράγει ένα αέριο σε ένα ανοικτό δοχείο, όπως σε αυτή την πολύ γνωστή και καταπληκτική αντίδραση, στην οποία παράγεται αέρια αμμωνία, ένα υγρό διάλυμα και περισσότερα γραμμομόρια προϊόντων:

Ελπίζω να έχετε πλήρη κατανόηση και εξοικείωση με τις ενδοθερμικές αντιδράσεις-μετασχηματισμούς.