Jūs sastapsities ar standartu molārs entropija vispārējā ķīmijā, fizikālā ķīmija un termodinamika kursi, tāpēc ir svarīgi saprast, kas ir entropija un ko tā nozīmē. Šeit ir pamati attiecībā uz standarta molāro entropiju un kā to izmantot, lai izteiktu prognozes par a ķīmiskā reakcija.
Taustiņu paņemšana: standarta molārā entropija
- Standarta molārā entropija ir definēta kā viena parauga molu entropija vai nejaušības pakāpe standarta stāvokļa apstākļos.
- Standarta molārās entropijas parastās vienības ir džouli uz mola Kelvina (J / mol · K).
- Pozitīva vērtība norāda uz entropijas palielināšanos, savukārt negatīva - uz sistēmas entropijas samazināšanos.
Kas ir standarta molārā entropija?
Entropija ir daļiņu nejaušības, haosa vai pārvietošanās brīvības mērs. Lielais burts S tiek izmantots, lai apzīmētu entropiju. Tomēr jūs neredzēsit vienkāršas "entropijas" aprēķinus, jo jēdziens ir diezgan bezjēdzīgs, līdz ievietojat to tādā formā, kuru var izmantot salīdzinājumiem, lai aprēķinātu entropijas vai ΔS izmaiņas. Entropijas vērtības tiek norādītas kā standarta molārā entropija, kas ir vielas viena mola entropija
standarta stāvokļa apstākļos. Standarta molārā entropija tiek apzīmēta ar simbolu S °, un parasti tās vienības ir džoulos uz mola Kelvina (J / mol · K).Pozitīva un negatīva entropija
Otrais termodinamikas likums nosaka, ka izolētās sistēmas entropija palielinās, tāpēc jūs varētu domāju, ka entropija vienmēr pieaugs un ka entropijas izmaiņas laika gaitā vienmēr būs pozitīvas vērtību.
Kā izrādās, dažreiz sistēmas entropija samazinās. Vai tas ir otrā likuma pārkāpums? Nē, jo likums attiecas uz izolēta sistēma. Aprēķinot entropijas izmaiņas laboratorijas iestatījumos, jūs izlemjat par sistēmu, bet vide ārpus jūsu sistēmas ir gatava kompensēt visas iespējamās entropijas izmaiņas. Kaut arī Visums kopumā (ja jūs to uzskatāt par izolētas sistēmas veidu), var piedzīvot kopējais entropijas pieaugums laika gaitā, nelielas sistēmas kabatas var negatīvi ietekmēt entropija. Piemēram, jūs varat tīrīt savu galdu, pārejot no traucējumiem uz pasūtījumu. Arī ķīmiskās reakcijas var mainīties no nejaušības principa uz kārtību. Kopumā:
Sgāze > Ssoln > Sliq > Sciets
Tātad a matērijas stāvokļa izmaiņas var izraisīt pozitīvas vai negatīvas entropijas izmaiņas.
Entropijas prognozēšana
Ķīmijā un fizikā jums bieži tiek lūgts paredzēt, vai darbība vai reakcija izraisīs pozitīvas vai negatīvas izmaiņas entropijā. Entropijas izmaiņas ir atšķirība starp galīgo entropiju un sākotnējo entropiju:
ΔS = Sf - Si
Jūs varat sagaidīt a pozitīvs ΔS vai entropijas palielināšanās, ja:
- ciets reaģenti veido šķidru vai gāzveida produkti
- šķidri reaģenti veido gāzes
- daudzas mazākas daļiņas saplūst lielākās daļiņās (parasti to norāda mazāk produktu molu nekā reaģējošu molu)
A negatīvs ΔS entropijas samazināšanās vai samazināšanās bieži notiek, ja:
- gāzveida vai šķidrās reaģenti veido cietus produktus
- gāzveida reaģenti veido šķidrus produktus
- lielās molekulas sadalās mazākās
- produktos ir vairāk molu gāzes nekā reaktīvos
Informācijas par entropiju piemērošana
Izmantojot vadlīnijas, dažreiz ir viegli paredzēt, vai ķīmiskās reakcijas entropijas izmaiņas būs pozitīvas vai negatīvas. Piemēram, ja no tā joniem veidojas sāls (nātrija hlorīds):
Nē+(aq) + Cl-(aq) → NaCl (s)
Cietā sāls entropija ir zemāka par ūdens jonu entropiju, tāpēc reakcija rada negatīvu ΔS.
Dažreiz, pārbaudot ķīmisko vienādojumu, jūs varat paredzēt, vai entropijas izmaiņas būs pozitīvas vai negatīvas. Piemēram, reakcijā starp oglekļa monoksīdu un ūdeni, lai iegūtu oglekļa dioksīdu un ūdeņradi:
CO (g) + H2O (g) → CO2(g) + H2(g)
Reaģējošo molu skaits ir tāds pats kā produktu molu skaitam, visas ķīmiskās vielas ir gāzes, un molekulām ir līdzīga sarežģītība. Šajā gadījumā jums jāmeklē katras ķīmiskās sugas standarta molārās entropijas vērtības un jāaprēķina entropijas izmaiņas.
Avoti
- Čanga, Raimonda; Brendons Krikečanks (2005). "Entropija, brīva enerģija un līdzsvars." Ķīmija. McGraw-Hill augstākā izglītība. lpp. 765. ISBN 0-07-251264-4.
- Kosanke, K. (2004). "Ķīmiskā termodinamika." Pirotehniskā ķīmija. Pirotehnikas žurnāls. ISBN 1-889526-15-0.