Ентропија на неорганска хемија
ентропија
Ентропијата (грчки en = in; тропа = трансформација) е една од обемните променливи на состојбата од термодинамиката и има SI единица Joule/Kelvin (J/K). Воведен е од РУДОЛФ КЛАУЗИЈ во 1884 година кога се обидел да ги опише процесите во машините за топлинска и енергетска моќ. ЛУДВИГ БОЛЗМАН подоцна го претстави односот по ред во системот, според кој на ентропијата треба да се гледа како на „мерка за нарушување“. На пример, на термодинамичка рамнотежа може да се додели специфична вредност на ентропија на секоја состојба на рамнотежа.
Во статичката физика, ентропијата опишува колку фазен простор волумен може да се постигне во системот. Ја мери состојбата на редот на физичкиот систем од голем број индивидуални предмети. Затоа е мерка за „непознавање на состојбата на сите одделни честички“.
Снабдување/отстранување на топлина ⇒ промена на ентропија
При апсорпција на топлина (но исто така и топење и вриење), ентропијата што се наоѓа во системот се зголемува, додека при ослободување на топлина, ентропијата се намалува. Понатаму, зголемувањето на ентропијата може да биде предизвикано и од мешање, спроводливост на топлина или хемиска реакција. Но, ентропија се јавува и при претворање на механичката енергија во топлинска енергија (на пр. Преку триење).
Ако некој додаде топлина Q на систем со температура Т, следува за зголемување на ентропијата:
Ова е причината зошто ендотермичките процеси често се изведуваат само на високи температури, бидејќи има помало зголемување на ентропијата кога одредена топлина Q се снабдува на висока температура отколку на ниска температура.
Дијаграм 1 (координатен систем)
Однесување на ентропија во спонтани процеси
Општо, следново се однесува на промената на ентропијата во сите физички и хемиски процеси: ΔS = SB - SA
Тогаш, вкупната промена е резултат на промените во промените на ентропијата во околината или системот
ΔS вкупно = ΔS околина + ΔS систем
Во случај на спонтани процеси, секогаш се забележува намалување на целокупниот поредок во системот и околината. Оттука следува јасно зголемување на вкупната ентропија како карактеристика на спонтаниот процес. Целокупната промена останува иста само ако системот и неговата околина останат во иста состојба.
Затворениот систем е специјалност: Во систем во кој нема размена на материја или топлина со околината, ентропијата не може да се намали. Вкупната ентропија на системот и неговата околина не можат да се намалат Втор закон за термодинамика.
Поради оваа причина, процесите на формирање на ентропија се нарекуваат неповратни (неповратни), бидејќи, на пример, потребен е втор систем што ја апсорбира новосоздадената енергија за да ги врати ваквите процеси. Затоа, ентропијата може само да се зголеми, но не и да се намали со текот на времето.
- Насоката и должината на стрелките се индикативни за знакот и количината на промената на ентропијата.
- Разликата помеѓу стрелките покажува дека вкупната ентропија секогаш претпоставува поголема вредност за спонтаните процеси.
1 ⇒ егзотермичен процес во кој се зголемува ентропијата на животната средина поради ослободување на топлина
2 ⇒ исто така егзотермен процес, во кој, сепак, се намалува ентропијата на системот и затоа не е спонтана (тука процесот мора да биде присилен од споен систем чијашто ентропија се зголемува)
2 ⇒ ендотермички процес кој, сепак, се одвива повторно спонтано, поради што ентропијата во системот значително се зголемува преку додавање на топлина
Сепак, постојат и ситуации во кои ентропијата не може да се намали со ослободување на топлина од системот. Ова е случај кога ентропијата на системот е нула. Поради оваа причина, ентропијата при апсолутна нула, т.е. T = 0K, е нула за идеално кристализираните чисти материи.
Овој феномен е исто така наречен Трет закон за термодинамика назначен.
Ентропија во хемиски реакции
Стандардна моларна ентропија Sm0 може да се додели на секоја супстанција. Ова се однесува на стандардните услови и може да се погледне во табели.
Ако се познати моларните стандардни ентропии на почетните материјали и производи, стандардната ентропија на реакција ΔrS0 може да се одреди математички на начин аналоген на реакционите ентропии:
со Δni како промена во количината на супстанција, што има негативен знак за почетните материјали и позитивен знак за производите.
Ова исто така важи и за хемиски реакции:
Вкупната ентропија на системот што реагира и околината се зголемуваат со спонтани хемиски реакции.
Ентропиите ΔS на органски супстанции во стандардна состојба на 298,15 Келвин (25 ° C) и 101,3 kPa може да се најдат во вакви табели:
ΔS = ∑ ΔS (производи) - ∑ ΔS (почетни материјали)
ΔS = 2mol · 214 J/mol · K + 3mol · 189 J/mol · K - 283 J/mol · K · 1mol -
ΔS = 97 J/K (гасовита вода) ⇒ зголемување на ентропијата
ΔS = -260 J/K (течност. Вода) ⇒ намалување на ентропијата
ΔH = ∑ ΔfH (производи) - ∑ ΔfH (едуци) ⇒ пресметка на стандардната енталпија на формирање
Течна вода: ΔH = 2 mol (-393 kJ/mol) + 3 mol (-286 kJ/mol)
- 1 мол · (-235 kJ/mol) - 3 mol · 0 kJ/mol
ΔG = ΔH - T · ΔS ⇒ пресметка на слободната енталпија
ΔG = -1409 kJ - 298.15K (-260 J/K) = -1331.48 kJ (течна вода)