Hvordan fortelle om en reaksjon vil oppstå
Noen reaksjoner er hva kjemikere kaller termodynamisk spontan, noe som betyr at de oppstår uten å måtte sette arbeid i å gjøre dem skje. Man kan bestemme hvorvidt en reaksjon er spontan ved å beregne standard Gibbs fri energi for reaksjon, forskjellen i Gibbs fri energi mellom rene produkter og rene reaktanter i deres standard tilstander. (Husk at Gibbs fri energi er den maksimale mengden av ikke-utvidelse arbeid du kan få ut av et system.) Hvis den frie energien i reaksjonen er negativ, reaksjonen er termodynamisk spontan som skriftlig. Dersom den frie energi for reaksjon er positiv, er reaksjonen ikke er spontan.
Bruksanvisning
1 Skriv ut en ligning som representerer reaksjonen du ønsker å studere. Hvis du ikke husker hvordan du skal skrive reaksjonsligninger, klikk på den første linken under Resources en rask gjennomgang. Eksempel: Anta Vil du vite om reaksjonen mellom metan og oksygen er termodynamisk spontan. Reaksjonen vil være som følger:
CH4 + 2 O2 ----> CO2 + 2 H2O
2 Klikk på NIST Chemical webbook linken under Resources på slutten av denne artikkelen. Vinduet som vises har et søkefelt der du kan skrive inn navnet på en forbindelse eller substans (for eksempel vann, metan, diamant, etc.) og finne mer informasjon om det.
3 Slå opp dannelsesentalpi, den "fH °, av hver art i reaksjonen (både produkter og reagenser). Tilsett" fH ° av hvert enkelt produkt sammen for å få total "fH ° for produkter, legg deretter til" fH ° av hver enkelt reaktant sammen for å få "fH ° av reaktanter. eksempel:. reaksjons~~POS=TRUNC man skrev omfatter metan, vann, oksygen og CO2 Den" fH ° av et element såsom oksygen i sin mest stabile form er alltid satt ved 0 ° C, slik at du kan ignorere oksygen for nå. Hvis du ser opp "fH ° for alle de tre andre artene, men vil du finne følgende:
"FH ° metan = -74.5 kilojoule per mol
"FH ° CO2 = -393,5 kJ / mol
"FH ° vann = -285,8 kJ / mol (Legg merke til at dette er for flytende vann)
Summen av "fH ° for produktene er -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Legg merke til at du ganget de" fH ° vann med 2, fordi det er en to foran vannet i kjemisk reaksjon ligningen.
Summen av "fH ° for reaktantene er bare -74,5 siden oksygen er 0.
4 Trekke den totale "fH ° av reaktanter fra" fH ° total av produkter. Dette er din bindingsentalpi.
Eksempel: -965,11 - -74,5 = -890. kJ / mol.
5 Hente standard molar entropi eller S °, for hver av artene i en reaksjon. Akkurat som med dannelsesentalpi, legger opp entropies av produktene for å få total produkt entropi og legger opp entropies av reaktantene å få total reaktant entropi.
Eksempel:
S ° for vann = 69,95 J / mol K
S ° for metan = 186,25 J / mol K
S ° for oksygen = 205,15 J / mol K
S ° for karbondioksyd = 213,79 J / mol K
Legg merke til at du må telle oksygen denne gangen. Nå kan du legge dem opp:
S ° for reagenser = 186,25 + 2 x 205,15 = 596,55 J / mol K
S ° for produkter = 2 x 69,95 + 213,79 = 353,69 J / mol K
Legg merke til at du må multiplisere S ° for både oksygen og vann ved to når du legger alt opp, siden de har nummer to foran seg i reaksjonen ligningen.
6 Trekk fra S ° reagenser fra S ° produkter.
Eksempel:
353,69 til 596,55 = -242,86 J / mol K
Legg merke til at netto S ° for reaksjonen er negativ her. Dette er blant annet fordi vi er forutsatt ett av produktene vil være flytende vann.
7 Multipliser S ° reaksjon fra det siste trinnet ved 298,15 K (romtemperatur) og dividere med 1000. Du dividere med 1000 fordi S ° for reaksjonen er i J / mol K, mens bindingsentalpi er i kJ / mol.
Eksempel: S ° for reaksjonen er -242,86. Multiplisere dette ved 298,15, deretter dividere med 1000 gir -72,41 kJ / mol.
8 Trekk fra Trinn 7 resultatet fra trinn 4 resultat, bindingsentalpi. Din resulterende tallet vil være standard Gibbs fri energi for reaksjon. Hvis den er negativ, er reaksjonstermo spontan som er skrevet ved den temperatur som du har brukt. Hvis den er positiv, er reaksjonen ikke termo spontan ved den temperatur man brukt.
Eksempel: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, som du vet at forbrenning av metan er en termodynamisk spontan prosess.