Jūs susidursite su standartine molinis entropija bendrojoje chemijoje, fizikinėje chemijoje ir termodinamika kursus, todėl svarbu suprasti, kas yra entropija ir ką ji reiškia. Čia yra pagrindai, susiję su standartine moline entropija ir kaip ją naudoti prognozuojant apie a cheminė reakcija.
Pagrindiniai įleidžiami daiktai: standartinė molinė entropija
- Standartinė molinė entropija yra apibrėžta kaip mėginio vieno molio entropija arba atsitiktinumo laipsnis standartinės būklės sąlygomis.
- Įprasti standartinės molinės entropijos vienetai yra džauliai molio kelvinui (J / mol · K).
- Teigiama reikšmė rodo entropijos padidėjimą, o neigiama reikšmė - sistemos entropijos sumažėjimą.
Kas yra standartinė molinė entropija?
Entropija yra dalelių atsitiktinumo, chaoso ar judėjimo laisvės matas. Didžioji raidė S naudojama entropijai žymėti. Tačiau nepamatysite paprastos „entropijos“ skaičiavimų, nes koncepcija yra gana nenaudinga, kol neįdėsite jos į tokią formą, kurią galima naudoti palyginimams apskaičiuoti entropijos ar ΔS pokyčiui. Entropijos reikšmės pateikiamos kaip standartinė molinė entropija, tai yra vieno molio medžiagos entropija
esant standartinėms būsenos sąlygoms. Standartinė molinė entropija žymima simboliu S ° ir paprastai turi vienetus džauliais moliui Kelvino (J / mol · K).Teigiama ir neigiama entropija
Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad izoliuotos sistemos entropija didėja, taigi jūs galite manau, entropija visada didės ir tas entropijos pokytis bėgant laikui visada bus teigiamas vertės.
Kaip paaiškėja, kartais sistemos entropija mažėja. Ar tai yra antrojo įstatymo pažeidimas? Ne, nes įstatymas nurodo izoliuota sistema. Kai apskaičiuojate entropijos pokyčius laboratorijos aplinkoje, jūs pasirenkate sistemą, tačiau aplinka, esanti ne jūsų sistemoje, yra pasirengusi kompensuoti bet kokius entropijos pokyčius, kuriuos galite pamatyti. Nors visa Visata (jei laikote ją izoliuotos sistemos rūšimi), gali patirti laikui bėgant, padidėjęs entropija, mažos sistemos kišenės gali ir patirti neigiamą poveikį entropija. Pvz., Galite išvalyti savo stalą, pereidami nuo betvarkės prie tvarkos. Cheminės reakcijos taip pat gali pereiti nuo atsitiktinumų prie tvarkos. Apskritai:
Sdujos > Ssolnas > Sliq > Skietas
Taigi a materijos būklės pasikeitimas gali sukelti teigiamą arba neigiamą entropijos pokytį.
Entropijos numatymas
Chemijoje ir fizikoje dažnai būsite paprašyti numatyti, ar veiksmas ar reakcija sukels teigiamus ar neigiamus entropijos pokyčius. Entropijos pokytis yra skirtumas tarp galutinės entropijos ir pradinės entropijos:
ΔS = Sf - Ši
Galite tikėtis a teigiamas ΔS arba entropijos padidėjimas, kai:
- kietas reagentai sudaro skystą ar dujinę Produktai
- skystieji reagentai sudaro dujas
- daug mažesnių dalelių susilieja į didesnes daleles (paprastai jas nurodo mažiau produkto molių nei reaktyviųjų molių)
A neigiamas ΔS entropija arba jos sumažėjimas dažnai įvyksta, kai:
- dujiniai arba skystieji reagentai sudaro kietus produktus
- dujiniai reagentai sudaro skystus produktus
- stambios molekulės išsiskiria į mažesnes
- produktuose yra daugiau molinių dujų nei reagentuose
Informacijos apie entropiją taikymas
Remiantis gairėmis, kartais nesunku nuspėti, ar cheminės reakcijos entropijos pokytis bus teigiamas, ar neigiamas. Pavyzdžiui, kai iš jo jonų susidaro stalo druska (natrio chloridas):
Na+(aq) + Cl-(aq) → NaCl (-ai)
Kietosios druskos entropija yra žemesnė už vandeninių jonų entropiją, todėl reakcija sukelia neigiamą ΔS.
Kartais galite nuspėti, ar entropijos pokytis bus teigiamas ar neigiamas, apžiūrėdami cheminę lygtį. Pavyzdžiui, vykstant anglies monoksido ir vandens reakcijai, gaunant anglies dioksidą ir vandenilį:
CO (g) + H2O (g) → CO2(g) + H2(g)
Reaguojančių molių skaičius yra toks pat kaip produktų molių, visos cheminės rūšys yra dujos, ir atrodo, kad molekulės yra panašaus sudėtingumo. Tokiu atveju turėtumėte ieškoti kiekvienos cheminės rūšies standartinės molinės entropijos vertės ir apskaičiuoti entropijos pokytį.
Šaltiniai
- Changas, Raymondas; Brandonas Cruickshankas (2005). „Entropija, laisva energija ir pusiausvyra“. Chemija. „McGraw-Hill“ aukštasis mokslas. p. 765. ISBN 0-07-251264-4.
- Kosanke, K. (2004). "Cheminė termodinamika". Pirotechninė chemija. Pirotechnikos žurnalas. ISBN 1-889526-15-0.