Πρώτα απ 'όλα, ρίξτε μια ματιά σε αυτήν την εικόνα:
Μια αντίδραση λέγεται ότι είναι αυθόρμητη εάν εμφανίζεται χωρίς να οδηγείται από κάποια εξωτερική δύναμη.
Υπάρχουν δύο κινητήριες δυνάμεις για όλες τις χημικές αντιδράσεις. Το πρώτο είναι η ενθαλπία, και το δεύτερο είναι η εντροπία.
Δεδομένου ότι η ερώτησή σας αφορά την εντροπία συνεχίζω με αυτό.
Η εντροπία είναι ένα μέτρο της διαταραχής ενός συστήματος, και τα συστήματα τείνουν να ευνοούν ένα πιο διαταραγμένο σύστημα (θυμηθείτε αυτό!). Η φύση τείνει προς το χάος. Αστείος, έτσι δεν είναι. Οι αυθόρμητες αντιδράσεις συμβαίνουν χωρίς εξωτερική παρέμβαση (δύναμη).
Πίσω στην εικόνα: όταν αναμιγνύετε δύο πράγματα (διαλυμένη και διαλυτή) παίρνετε πάντα μια λύση. Δεν μπορείτε να πάρετε μια λύση όπου έχετε διαλύτη στη μία πλευρά και διαλυτείτε από την άλλη. Τείνει επίσης προς το χάος, έτσι;
Για να καταλήξουμε: αυθόρμητες διαδικασίες αυξάνουν την εντροπία!
Ποια είναι μερικά συνηθισμένα λάθη που κάνουν οι σπουδαστές με μη αυθόρμητες διαδικασίες;
Το πρώτο λάθος είναι να σκεφτούμε ότι αυτοί οι μετασχηματισμοί είναι αδύνατοι. Δεύτερο λάθος είναι να σκεφτούμε ότι κάθε διαδικασία που παρεμποδίζεται είναι μη αυθόρμητη. Το τρίτο λάθος είναι να πιστεύουμε ότι οι ενδοθερμικές διεργασίες είναι μη αυθόρμητες. Μια μη αυθόρμητη ή ενδοεργική διαδικασία είναι μια διαδικασία που δεν μπορεί να συμβεί από μόνη της, χωρίς καμία εξωτερική κινητήρια δύναμη. Αλλά είναι δυνατόν (πρώτο λάθος) με εξωτερική παρέμβαση (εισροές ενέργειας, ή σύζευξη με άλλες διαδικασίες). Για παράδειγμα, η αποσύνθεση του νερού είναι μια μη αυθόρμητη διαδικασία. Δεν μπορεί να συμβεί χωρίς εξωτερική εισροή ενέρ
Ποιες είναι οι συνθήκες που οι αυθόρμητες διαδικασίες προσπαθούν να ικανοποιήσουν;
Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής που λέει ότι θα γίνουν αλλαγές για να αυξηθεί η εντροπία ενός συστήματος. Η αυξανόμενη εντροπία σημαίνει ότι τα σωματίδια θα μεταβαίνουν από μια πιο ταξινομημένη κατάσταση σε μια λιγότερο οργανωμένη (ή οργανωμένη κατάσταση). Για παράδειγμα, όταν το υγρό νερό βρίσκεται μέσα σε ένα δοχείο, έχει ένα αρκετά υψηλό επίπεδο τάξης. Καθώς το νερό εξατμίζεται, τα μόρια των υδάτων μεταβαίνουν από την υγρή κατάσταση όπου είναι περισσότερο διατεταγμένα στην αέρια φάση όταν θα έχουν αυξημένη εντροπία (τυχαία).
Γιατί όλες οι αυθόρμητες διαδικασίες δεν είναι εξωθερμικές;
Όλες οι αυθόρμητες διαδικασίες δεν είναι εξωθερμικές, διότι είναι η ελεύθερη ενέργεια Gibbs που καθορίζει τον αυθορμητισμό και όχι την ενθαλπία. Μια διαδικασία είναι αυθόρμητη εάν η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι αρνητική. Μια σημαντική έκφραση για την ελεύθερη ενέργεια Gibbs δίνεται από DeltaG = DeltaH - T DeltaS όπου Delta S είναι η αλλαγή στην εντροπία και το T είναι η απόλυτη θερμοκρασία στο K. Θα παρατηρήσετε ότι αυτή η έκφραση μπορεί να είναι θετική ακόμα και με αρνητική αλλαγή ενθαλπίας εξώθερμη διαδικασία) εάν η αλλαγή της εντροπίας είναι αρνητική και η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή. Ένα πρακτικό παράδειγμα είναι η