Περιεχόμενο
Οι αντιδράσεις ταξινομούνται ως εξεργικές ή ενδογενείς με την αλλαγή σε μια ποσότητα που ονομάζεται "ελεύθερη ενέργεια Gibbs". Σε αντίθεση με τις εντεργκονικές αντιδράσεις, μια εξεργονική αντίδραση μπορεί να συμβεί αυθόρμητα, χωρίς την ανάγκη εισόδου εργασίας. Αυτό δεν σημαίνει ότι μια αντίδραση θα προκύψει αναγκαστικά απλώς και μόνο επειδή το εξερνικό - ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει η αντίδραση μπορεί να είναι τόσο αργός ώστε ποτέ δεν θα συμβεί σε ένα χρονοδιάγραμμα που σας ενδιαφέρει.
Ελεύθερη ενέργεια Gibbs
Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs δεν ονομάζεται "ελεύθερη ενέργεια" επειδή δεν υπάρχει τιμή, αλλά επειδή μετρά πόση μη μηχανική εργασία μπορεί να κάνει ένα σύστημα. Εάν τα αντιδραστήρια σε μια διαδικασία έχουν υψηλότερη ελεύθερη ενέργεια Gibbs από τα προϊόντα, η διαδικασία ονομάζεται εξερνική, που σημαίνει ότι απελευθερώνει ενέργεια. Ένας άλλος τρόπος να το πούμε είναι να περιγράψετε την αντίδραση ως θερμοδυναμικά αυθόρμητη, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να κάνετε δουλειά για να συμβεί η αντίδραση.
Εξωθερμική έναντι Exergonic
Πολλές, αλλά όχι όλες, εξερνικές αντιδράσεις είναι εξωθερμικές, πράγμα που σημαίνει ότι απελευθερώνουν θερμότητα. Μια αντίδραση μπορεί στην πραγματικότητα να είναι εξεργονική, ωστόσο, και ακόμη να απορροφήσει τη θερμότητα, ή να είναι ενδοθερμική. Συνεπώς, οι εξώθερμες και οι εξερνικές δεν πάνε απαραίτητα μαζί. Η βασική διαφορά μεταξύ τους έγκειται στη διαφορά μεταξύ εργασίας και θερμότητας. μια εξεργική διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια μέσω της εργασίας, ενώ μια εξώθερμη διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια μέσω της θερμότητας. Επιπλέον, μια διαδικασία μπορεί να είναι εξεργονική σε μερικές θερμοκρασίες αλλά όχι σε άλλες.
Εντροπία εναντίον ενθαλπίας
Οι χημικοί του δέκατου ένατου αιώνα διαπίστωσαν ότι οι αυθόρμητες αντιδράσεις είναι αρκετά αινιγματικές. σκέφτηκαν ότι μια αντίδραση πρέπει να είναι αυθόρμητη εάν απελευθερώσει θερμότητα. Αυτό που έλειπε ήταν ο ρόλος της εντροπίας, το οποίο είναι ένα μέτρο της ποσότητας ενέργειας που δεν είναι διαθέσιμη για εργασία σε ένα σύστημα. Εάν εξετάσουμε το σύστημα καθώς και το περιβάλλον του, μια διαδικασία θα είναι εξωγενής αν προκαλεί καθαρή αύξηση στην εντροπία. Η απελευθέρωση θερμότητας στο περιβάλλον προκαλεί την αύξηση της εντροπίας, αλλά μια τέτοια αντίδραση μπορεί ακόμη να απορροφήσει τη θερμότητα και να είναι εξερνική εάν η εντροπία του συστήματος αυξάνεται με ακόμη μεγαλύτερη ποσότητα.
Σκέψεις
Η εξάτμιση - η διαδικασία με την οποία ένα υγρό μετατρέπεται σε αέριο - συνδέεται με μια πολύ μεγάλη θετική αλλαγή στην εντροπία. Οι εξερνικές αντιδράσεις που απορροφούν θερμότητα είναι συχνά αντιδράσεις που απελευθερώνουν ένα αέριο ως ένα από τα προϊόντα. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, αυτές οι αντιδράσεις θα γίνουν πιο εξωγενείς. Μια εξώθερμη αντίδραση που απελευθερώνει θερμότητα, αντίθετα, θα είναι πιο εξερνική σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από ό, τι σε υψηλότερες. Όλες αυτές οι εκτιμήσεις παίζουν ρόλο στον προσδιορισμό του αν μια αντίδραση θα είναι αυθόρμητη.