Stretnete sa so štandardom stolička entropia vo všeobecnej chémii, fyzikálnej chémii a termodynamika kurzy, takže je dôležité pochopiť, čo je entropia a čo to znamená. Tu sú základy týkajúce sa štandardnej molárnej entropie a ako ju používať na vytváranie predpovedí o a chemická reakcia.
Kľúčové cesty: Štandardná molárna entropia
- Štandardná molárna entropia je definovaná ako entropia alebo stupeň náhodnosti jedného molu vzorky za podmienok štandardného stavu.
- Obvyklé jednotky štandardnej molárnej entropie sú jouly na mol Kelvina (J / mol · K).
- Kladná hodnota znamená zvýšenie entropie, zatiaľ čo záporná hodnota znamená pokles entropie systému.
Čo je to štandardná molárna entropia?
Entropia je miera náhodnosti, chaosu alebo slobody pohybu častíc. Veľké písmeno S sa používa na označenie entropie. Výpočty pre jednoduchú „entropiu“ však neuvidíte, pretože koncepcia je dosť zbytočná, kým ju nedáte do podoby, ktorú je možné použiť na porovnávanie na výpočet zmeny entropie alebo ΔS. Hodnoty entropie sa uvádzajú ako štandardná molárna entropia, ktorá je entropiou jedného molu látky
za štandardných podmienok. Štandardná molárna entropia je označená symbolom S ° a obvykle má jednotky joulov na mol Kelvina (J / mol · K).Pozitívna a negatívna entropia
Druhý termodynamický zákon uvádza, že entropia izolovaného systému sa zvyšuje, takže môžete myslím, že entropia by sa vždy zvýšila a táto zmena entropie v priebehu času by bola vždy pozitívna hodnota.
Ako sa ukazuje, niekedy sa znižuje entropia systému. Je to porušenie druhého zákona? Nie, pretože zákon odkazuje na izolovaný systém. Pri výpočte zmeny entropie v laboratórnom prostredí sa rozhodnete pre systém, ale prostredie mimo vášho systému je pripravené kompenzovať všetky zmeny entropie, ktoré sa môžu vyskytnúť. Kým vesmír ako celok (ak ho považujete za typ izolovaného systému), môže sa vyskytnúť celkové zvýšenie entropie v priebehu času, malé vrecká systému môžu mať negatívny účinok entropia. Môžete napríklad vyčistiť váš stôl a prejsť od poruchy k objednávke. Chemické reakcie sa tiež môžu pohybovať od náhodnosti k objednávke. Všeobecne:
Splynový > SSoľné > SLIQ > Stuhý
Takže a zmena stavu môže viesť k pozitívnej alebo negatívnej entropickej zmene.
Predpovedanie entropie
V chémii a fyzike budete často požiadaní, aby ste predpovedali, či činnosť alebo reakcia povedie k pozitívnej alebo negatívnej zmene entropie. Zmena entropie je rozdiel medzi konečnou entropiou a počiatočnou entropiou:
ΔS = SF - Sja
Môžete očakávať a pozitívne ΔS alebo zvýšenie entropie, keď:
- tuhý reaktanty tvoria kvapalinu alebo plyn Produkty
- kvapalné reaktanty tvoria plyny
- veľa menších častíc sa zlúči do väčších častíc (zvyčajne označených menším počtom mólov produktu ako mólmi reaktantov)
negatívny ΔS alebo pokles entropie sa často vyskytuje, keď:
- plynné alebo kvapalné reaktanty tvoria pevné produkty
- plynné reaktanty tvoria kvapalné produkty
- veľké molekuly sa disociujú na menšie
- vo výrobkoch je viac mólov plynu ako v reaktantoch
Aplikácia informácií o entropii
Pomocou pokynov je niekedy ľahké predpovedať, či zmena entropie pre chemickú reakciu bude pozitívna alebo negatívna. Napríklad, keď sa stolová soľ (chlorid sodný) tvorí z jej iónov:
na+(aq) + Cl-(aq) → NaCl (s)
Entropia tuhej soli je nižšia ako entropia vodných iónov, takže výsledkom reakcie je záporná AS.
Niekedy je možné pomocou kontroly chemickej rovnice predpovedať, či bude zmena entropie pozitívna alebo negatívna. Napríklad pri reakcii medzi oxidom uhoľnatým a vodou za vzniku oxidu uhličitého a vodíka:
CO (g) + H2O (g) → CO2(g) + H2(G)
Počet mólov reaktantov je rovnaký ako počet mólov produktu, všetky chemické látky sú plyny a zdá sa, že molekuly majú porovnateľnú zložitosť. V tomto prípade budete musieť vyhľadať štandardné hodnoty molárnej entropie každého chemického druhu a vypočítať zmenu entropie.
zdroje
- Chang, Raymond; Brandon Cruickshank (2005). "Entropia, voľná energia a rovnováha." chémia. McGraw-Hill Higher Education. p. 765. ISBN 0-07-251264-4.
- Kosanke, K. (2004). "Chemická termodynamika." Pyrotechnická chémia. Vestník pyrotechniky. ISBN 1-889526-15-0.