Frage #34319

Wie Sie wissen, die ausschließlich Kriterium, das bestimmt, die Spontanität einer Reaktion ist der Gibbs freie Energie Veränderung, #DeltaG#, die definiert ist als

#color(blue)(bar(ul(|color(black)(DeltaG = DeltaH - T * DeltaS)color(white)(a/a)|)))#

#DeltaH# - das Enthalpie Änderung der Reaktion
#T# - das Absolute Temperatur bei dem die Reaktion stattfindet
#DeltaS# - das Entropie Änderung der Reaktion

Nun, damit eine Reaktion eintrifft spontan bei einer gegebenen Temperatur muss es haben

#DeltaG < 0#

Dies impliziert natürlich, dass a nicht spontane Reaktion haben

#DeltaG > 0#

Eine positive Gibbs-freie Energieänderung entspricht

#DeltaH - T * DeltaS > 0#

Dies bedeutet, dass bei niedrige Temperaturen, du hast

#DeltaH > T * DeltaS#

Jetzt das kann wahr sein für #DeltaH < 0# und #DeltaS < 0#. Ihnen wird jedoch gesagt, dass bei hohe Temperaturen Die Reaktion wird spontan.

Das heißt, dass Sie brauchen

#DeltaH - T * DeltaS < 0#

or

#DeltaH < T * DeltaS#

Wie Sie sehen können, ist dies kann keine wahr sein, wenn #DeltaH < 0# und #DeltaS < 0# weil zunehmend der Wert #T# würde einfach machen

#overbrace(DeltaH)^(color(blue)("negative")) > overbrace(T * DeltaS)^(color(blue)("even more negative")) -># non-spontaneous reaction

Wie auch immer, wenn #DeltaH >0# und #DeltaS > 0#, zunehmend der Wert #T# machen würden

#overbrace(DeltaH)^(color(darkgreen)("positive")) < overbrace(T * DeltaS)^(color(darkgreen)("even more positive")) -># spontaneous reaction

Denken Sie daran, #T# is immer positiv weil es ausdrückt Absolute Temperatur.

Im Allgemeinen können Sie haben vier mögliche szenarien beim Umgang mit der Gibbs-freien Energieänderung

• #DeltaH<0#, #DeltaS>0 -># spontaneous at any temperature
• #DeltaH>0#, #DeltaS<0 -># non-spontaneous regardless of temperature
• #DeltaH>0#, #DeltaS>0 -># spontaneous at a certain temperature range
• #DeltaH<0#, #DeltaS<0 -># spontaneous at a certain temperature range

Wie Sie sehen können, haben Reaktionen #DeltaH > 0# und #DeltaS > 0# sind nur spontan bei hohen Temperaturen.

In diesem speziellen Fall ist die Reaktion endothermisch, Da #DeltaH > 0#Die Entropieänderung des Systems überwindet jedoch den Energiebedarf bei hohen Temperaturen.

Ein klassisches Beispiel wäre das Schmelzen des Eisesfür welche

• #DeltaH > 0 -># you need to add heat to melt ice
• #DeltaS > 0 -># the entropy of the system is increasing because you're going from solid to liquid

Das Schmelzen von Eis ist jedoch nur spontan wann #T > "273.15 K"#dh bei Temperaturen über #0^@"C"#. Wenn die Temperatur sinkt #0^@"C"#das Schmelzen von Eis ist ein nicht spontan verarbeiten.