Стандартное определение молярной энтропии в химии

Вы столкнетесь со стандартной молярной энтропией в курсах общей химии, физической химии и термодинамики, поэтому важно понимать, что такое энтропия и что она означает. Вот основные сведения о стандартной молярной энтропии и о том, как ее использовать для предсказания химической реакции.

Ключевые выводы: стандартная молярная энтропия

  • Стандартная молярная энтропия определяется как энтропия или степень случайности одного моля образца в условиях стандартного состояния.
  • Обычными единицами стандартной молярной энтропии являются джоули на моль Кельвина (Дж/моль · К).
  • Положительное значение указывает на увеличение энтропии, а отрицательное значение означает уменьшение энтропии система.

Что такое стандартная молярная энтропия?

Энтропия – это мера случайности, хаоса или свободы движения частиц. Заглавная буква S используется для обозначения энтропии. Однако вы не увидите вычислений для простой «энтропии», потому что эта концепция довольно бесполезна, пока вы не представите ее в форме, которую можно использовать для сравнения, чтобы вычислить изменение энтропии или ΔS. Значения энтропии даны как стандартная молярная энтропия, которая представляет собой энтропию одного моля вещества в стандартных условиях состояния. Стандартная молярная энтропия обозначается символом S ° и обычно выражается в единицах джоуль на моль Кельвина (Дж/моль · К).

Положительная и отрицательная энтропия

Второй закон термодинамики гласит, что энтропия изолированной системы увеличивается, поэтому вы можете подумать, что энтропия всегда будет увеличиваться и что изменение энтропии с течением времени всегда будет положительным значением.

Оказывается, иногда энтропия системы уменьшается. Это нарушение Второго Закона? Нет, потому что закон относится к изолированной системе . Когда вы вычисляете изменение энтропии в лабораторных условиях, вы выбираете систему, но среда за пределами вашей системы готова компенсировать любые изменения энтропии, которые вы можете увидеть. В то время как Вселенная в целом (если вы считаете ее типом изолированной системы) может испытывать общее увеличение энтропии с течением времени, небольшие участки системы могут испытывать и действительно испытывают отрицательную энтропию. Например, вы можете убрать свой стол, переходя от беспорядка к порядку. Химические реакции тоже могут переходить от случайности к порядку. В общем:

S gas > S soln > S liq > S solid

Итак, изменение состояния вещества может привести к положительному или отрицательному изменению энтропии.

Предсказание энтропии

В химии и физике вы часто просят предсказать, приведет ли действие или реакция к положительному или отрицательному изменению энтропии. Изменение энтропии – это разница между конечной энтропией и начальной энтропией:

ΔS = S f – S i

Вы можете ожидать положительного ΔS или увеличения энтропии, когда:

  • твердые реагенты образуют жидкие или газообразные продукты
  • жидкие реагенты образуют газы
  • многие более мелкие частицы сливаются в более крупные (обычно на это указывает меньшее количество молей продукта, чем молей реагента)

A отрицательный ΔS Или уменьшение энтропии часто происходит, когда:

  • газообразные или жидкие реагенты образуют твердые продукты;
  • газообразные реагенты образуют жидкие продукты
  • большие молекулы диссоциируют на более мелкие
  • в продуктах больше молей газа, чем в реагентах

Применение информации об энтропии

Используя рекомендации, иногда легко предсказать, будет ли изменение энтропия для химической реакции будет положительной или отрицательной. Например, когда поваренная соль (хлорид натрия) образуется из ее ионов:

Na + (aq) + Cl (aq) → NaCl (s)

Энтропия твердой соли ниже энтропии водных ионов , поэтому реакция приводит к отрицательному значению ΔS.

Иногда вы можете предсказать, будет ли изменение энтропии положительным или отрицательным, по химическому уравнению. Например, в реакции между оксидом углерода и водой с образованием диоксида углерода и водорода:

CO (г) + H 2 O (g) → CO 2 (g) + H 2 (g)

Количество молей реагента такое же, как количество молей продукта, все химические частицы являются газами, и молекулы кажутся сопоставимыми по сложности. В этом случае вам нужно будет найти стандартные значения молярной энтропии каждого химического вещества и рассчитать изменение энтропии.

Источники

  • Чанг, Раймонд; Брэндон Круикшанк (2005). «Энтропия, свободная энергия и равновесие». Химия . Макгроу-Хилл Высшее образование. п. 765. ISBN 0-07-251264-4.
  • Косанке, К. (2004). «Химическая термодинамика». Пиротехническая химия . Журнал пиротехники. ISBN 1-889526-15-0.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий