Frage #34319

Antworten:

$DeltaH > 0$ , $DeltaS > 0$

Erläuterung:

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

$DeltaH - T * DeltaS < 0$

$DeltaH < T * DeltaS$

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.