Entropie și schimbarea în reacția chimică

Entropie și schimbarea în reacția chimică

Se măsoară starea dezordonate a sistemului este o funcție termodinamic, numită entropie.

starea sistemului poate fi caracterizat prin microstările particulelor sale constitutive, adică. e. coordonatele lor instantanee și vitezele de diferite tipuri de trafic în direcții diferite. Sistemul numerelor microstările numit probabilitatea termodinamică a sistemului W. Deoarece numărul de particule într-un imens sistem (de exemplu, 1 mol 6,02-1023 particule de clienți), probabilitatea termodinamică a sistemului este exprimat în cifre enorme. Prin urmare, utilizați logaritmul LNW probabilitatea termodinamică. Valoare egală klnW = S, unde k este constanta Boltzmann, și S - entropia sistemului. Entropy per un mol de substanță, are o valoare J unitate / (mol x K). Entropia unei substanțe în stare standard se numește ° entropiei standard de veschestvaS.

Spre deosebire de alte funcții termodinamice, este posibil să se determine nu numai modificarea entropiei, dar, de asemenea, sensul său absolut. Acest lucru rezultă din exprimată în M Planck postulat 1911, potrivit căruia „la zero absolut, entropia unui cristal perfect este zero.“ Acest postulat este numit a treia lege a termodinamicii.

Pe măsură ce temperatura crește viteza diferitelor mișcări particule, t. E. microstatul Numărul lor și în mod corespunzător termodinamic probabilitate și entropia substanță.

În tranziția de la solid la creșteri de stat lichide dezordonate considerabil și deci entropia substanței (S0pl). Mai ales tulburare crește brusc substanță în tranziția sa de lichid la starea gazoasă (S ° reflux). Entropy crește în timpul tranziției de la o substanță cristalină la starea amorfă. Entropy substanțe simple, este o funcție periodică a numărului ordinal al elementului. Creșterea numărului de atomi în moleculă și complexitatea moleculei conduce la o creștere a entropiei.

Schimbarea în entropie a sistemului, ca urmare a reacției chimice (Drs °) (entropie reacție) este egal cu suma entropiei produșilor de reacție minus suma entropiei materiile prime considerând coeficienții stoichiometrice. Ca urmare a reacției chimice (2.13) este o schimbare de entropie a sistemului (entropie reacție).

Drs ° = lS0L + mS0M-dS0D-bS0B (2.15)

Exemplul 4. Se calculează CH4 reacția entropie + H2O = CO + ZN2 în condiții de reactivi și produse ale procesului standard. Decizie. În concordanță cu ecuația (2.15) se poate scrie:

Drs ° = S0CO + 3S0H2-S0CH4-S0H2O® = 1 mol • 197.54 J / mol • K • mol + 3 130.58 J / mol • K • mol -1 186.19 J / mol • K -1 mol • 188,7 J / mol • K = 214,39Dzh / K.

Răspuns: Drs ° = 214,39 J / K.

După cum se poate observa, variația entropiei sistemului prin reacția crescută (reacția de entropie pozitivă) Drs °> 0. proces Entropy va crește dacă volumul în sistemul de reacție va crește. Substanțele în stare gazoasă se numesc „entropie purtători“.

Astfel, entropia caracterizează numărul microstări, și este o măsură de dezordine într-un sistem. O creștere indică faptul că sistemul este în rezultatul procesului termodinamic de la o stare mai ordonată într-o mai puțin ordonată.

A doua lege a termodinamicii pentru sisteme izolate. în sisteme izolate protekayuttolko spontan procesele însoțite de o creștere a entropiei: DrS0> 0.

Sistemele în care au loc reacții chimice, nu sunt izolate, deoarece ele sunt însoțite de schimbări în energia internă (căldura de reacție), m. Energie E. Exchange cu mediul. Reacțiile chimice pot proceda în mod spontan și fără o creștere a entropiei, dar acest lucru crește entropia mediului înconjurător. De exemplu, reacțiile chimice din organism fiind însoțită de o reducere a entropiei (sistem de comandă are loc). Cu toate acestea, organismul obține energie din mediul înconjurător (alimente, aer). Prepararea produselor alimentare însoțită de o creștere a entropiei mediului înconjurător, adică. E. Viața fiecare fiind legată de o creștere a entropiei.

Reacțiile chimice sunt, de obicei, însoțite de schimbări în ambele entalpiei entropiei.

Entalpie și entropie factori ai proceselor izobară-izotermă. Din discuția anterioară rezultă că procesele chimice au loc în două tendințe: a) dorința de a forma legături puternice între particulele se ridica la compuși mai complexe, însoțită de o scădere a sistemului energetic; b) angajamentul față de separarea particulelor la tulburare caracterizată printr-o creștere a entropiei. Prima tendință este condițiile izobară-izotermă caracterizat factor de proces entalpiei și este exprimat cantitativ prin Drs ° (kJ / mol). A doua tendință se caracterizează prin factorul de entropie și este exprimată cantitativ produs al temperaturii absolute asupra entropia procesului, adică. E. TDRs ° (kJ / mol).