Tulet kohtaamaan standardin poskihammas - entropia yleisessä kemiassa, fysikaalisessa kemiassa ja - termodynamiikka kursseja, joten on tärkeää ymmärtää mitä entropia on ja mitä se tarkoittaa. Tässä on perusmolaarisen molaarisen entropian perusteet ja kuinka sitä voidaan käyttää ennustamaan a: ta kemiallinen reaktio.
Avaintyypit: Tavallinen molaarinen entropia
- Vakiolaarinen molaarinen entropia määritellään näytteen yhden moolin entropiaksi tai satunnaisuusasteksi normaaleissa olosuhteissa.
- Tavalliset molaarisen entropian yksiköt ovat jouleja moolia kohti kelviniä (J / mol · K).
- Positiivinen arvo tarkoittaa entropian kasvua, kun taas negatiivinen arvo tarkoittaa järjestelmän entropian laskua.
Mikä on tavallinen molaarinen entropia?
Entropia on hiukkasten satunnaisuuden, kaaoksen tai liikkumisvapauden mitta. Suurikirjaimella S tarkoitetaan entropiaa. Et kuitenkaan näe laskelmia yksinkertaiselle "entropialle", koska käsite on melko hyödytön, ennen kuin laitat sen muotoon, jota voidaan käyttää vertailujen tekemiseen entropian tai ΔS: n muutoksen laskemiseksi. Entropia-arvot on annettu vakiona molaarisena entropiana, joka on aineen yhden moolin entropia
normaaleissa olosuhteissa. Tavallinen molaarinen entropia on merkitty symbolilla S ° ja sillä on yleensä yksikköä jouleina moolia kohti kelviniä (J / mol · K).Positiivinen ja negatiivinen entropia
Termodynamiikan toinen laki toteaa, että eristetyn järjestelmän entropia kasvaa, joten saatat ajattelevat, että entropia kasvaa aina ja että muutos entropiassa ajan myötä on aina positiivista arvo.
Kuten käy ilmi, joskus järjestelmän entroopia vähenee. Onko tämä toisen lain vastainen? Ei, koska laki viittaa eristetty järjestelmä. Kun lasket entropian muutoksen laboratorioasetuksessa, päätät järjestelmästä, mutta järjestelmän ulkopuolinen ympäristö on valmis kompensoimaan mahdolliset entropian muutokset. Vaikka maailmankaikkeus kokonaisuutena (jos pidät sitä eräänlaisena eristetyn järjestelmän tyyppinä), saattaa kokea entropian yleinen kasvu ajan myötä, järjestelmän pienet taskut voivat ja voivat kokea negatiivisia haje. Voit esimerkiksi puhdistaa pöydän siirtymällä häiriöstä tilaukseen. Myös kemialliset reaktiot voivat siirtyä satunnaisuudesta tilaukseen. Yleisesti:
Skaasu > Ssoln > SLIQ > Svankka
Joten a aineen tilan muutos voi johtaa joko positiiviseen tai negatiiviseen entropian muutokseen.
Entropian ennustaminen
Kemiassa ja fysiikassa sinua pyydetään usein ennustamaan, johtaako toiminta tai reaktio positiiviseen vai negatiiviseen muutokseen entropiassa. Entropian muutos on ero lopullisen entropian ja alkuperäisen entropian välillä:
A = Sf - Sminä
Voit odottaa a positiivinen AS tai lisääntynyt entropia, kun:
- vankka reagenssit muodostavat nestemäisen tai kaasumaisen Tuotteet
- nestemäiset reagenssit muodostavat kaasuja
- monet pienemmät hiukkaset yhdistyvät suuremmiksi hiukkasiksi (tyypillisesti vähemmän tuotemooleja kuin reagenssimoolit)
negatiivinen AS tai entropian lasku tapahtuu usein, kun:
- kaasumaiset tai nestemäiset reagenssit muodostavat kiinteitä tuotteita
- kaasumaiset reagenssit muodostavat nestemäisiä tuotteita
- suuret molekyylit hajoavat pienemmiksi
- tuotteissa on enemmän moolia kaasua kuin reagensseissa
Entropiaa koskevien tietojen soveltaminen
Ohjeita käyttämällä on joskus helppo ennustaa, onko kemiallisen reaktion entropian muutos positiivinen vai negatiivinen. Esimerkiksi, kun ruokasuola (natriumkloridi) muodostuu ioneistaan:
na+(aq) + Cl-(aq) → NaCl (t)
Kiinteän suolan entropia on alhaisempi kuin vesipitoisten ionien entropia, joten reaktio johtaa negatiiviseen AS.
Joskus voit ennustaa, onko entropian muutos positiivinen vai negatiivinen tutkimalla kemiallista yhtälöä. Esimerkiksi hiilimonoksidin ja veden välisessä reaktiossa hiilidioksidin ja vedyn tuottamiseksi:
CO (g) + H2O (g) → CO2(g) + H2(G)
Reagoivien moolien lukumäärä on sama kuin tuote-moolien lukumäärä, kaikki kemialliset lajit ovat kaasuja ja molekyylit näyttävät olevan verrattain monimutkaisia. Tässä tapauksessa sinun on tutkittava kunkin kemiallisen lajin vakio molaarisen entropian arvot ja laskettava entropian muutos.
Lähteet
- Chang, Raymond; Brandon Cruickshank (2005). "Entropia, vapaa energia ja tasapaino." Kemia. McGraw-Hill -yliopisto. s. 765. ISBN 0-07-251264-4.
- Kosanke, K. (2004). "Kemiallinen termodynamiikka." Pyrotekninen kemia. Lehti pyrotekniikasta. ISBN 1-889526-15-0.