سوف تواجه معيار الضرس الكون في الكيمياء العامة والكيمياء الفيزيائية و الديناميكا الحرارية الدورات ، لذلك من المهم أن نفهم ما هو الإنتروبيا وما تعنيه. فيما يلي الأساسيات بخصوص الإنتروبيا الجزيئية القياسية وكيفية استخدامها لإجراء تنبؤات حول a تفاعل كيميائي.
الوجبات الجاهزة الرئيسية: الانتروبيا المولية القياسية
- يتم تعريف الإنتروبيا المولية القياسية على أنها الإنتروبيا أو درجة العشوائية لمول واحد من العينة تحت ظروف الحالة القياسية.
- الوحدات المعتادة للإنتروبيا المولية القياسية هي جول لكل مول كلفن (J / mol · K).
- تشير القيمة الموجبة إلى زيادة في الإنتروبيا ، بينما تشير القيمة السالبة إلى انخفاض في إنتروبيا النظام.
ما هو الانتروبيا المولية المعيارية؟
الانتروبيا مقياس للعشوائية أو الفوضى أو حرية حركة الجسيمات. يستخدم الحرف الكبير S للإشارة إلى الكون. ومع ذلك ، لن ترى حسابات لـ "إنتروبيا" بسيطة لأن المفهوم لا جدوى منه إلى حد ما حتى تضعه في شكل يمكن استخدامه لإجراء مقارنات لحساب تغيير في الكون أو ΔS. يتم إعطاء قيم الإنتروبيا كإنتروبيا مولية قياسية ، وهي إنتروبول مول واحد من مادة في ظروف الدولة القياسية
. يُشار إلى الإنتروبيا المولية القياسية بالرمز S ° وعادة ما تحتوي على وحدات الجول لكل مول كلفن (J / mol · K).الانتروبيا الإيجابية والسلبية
ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن إنتروبيا النظام المعزول يزداد ، لذا يمكنك ذلك أعتقد أن الإنتروبيا ستزداد دائمًا وأن التغيير في الإنتروبيا بمرور الوقت سيكون دائمًا إيجابيًا القيمة.
كما اتضح ، يتناقص إنتروبيا النظام في بعض الأحيان. هل هذا مخالفة للقانون الثاني؟ لا ، لأن القانون يشير إلى نظام معزول. عندما تقوم بحساب تغيير إنتروبيا في إعداد مختبر ، فإنك تقرر النظام ، ولكن البيئة خارج نظامك جاهزة للتعويض عن أي تغييرات في الإنتروبيا قد تراها. في حين أن الكون ككل (إذا كنت تعتبره نوعًا من النظام المعزول) ، فقد يواجه الزيادة الإجمالية في الإنتروبيا بمرور الوقت ، يمكن أن تفعل جيوب صغيرة من النظام وتجربة سلبية غير قادر علي. على سبيل المثال ، يمكنك تنظيف مكتبك ، والانتقال من الفوضى إلى النظام. يمكن أن تنتقل التفاعلات الكيميائية أيضًا من العشوائية إلى النظام. بشكل عام:
سغاز > قsoln > قليق > قصلب
لذا أ تغيير في حالة المادة يمكن أن يؤدي إلى تغيير إنتروبيا إيجابي أو سلبي.
توقع الانتروبيا
في الكيمياء والفيزياء ، غالبًا ما يُطلب منك توقع ما إذا كان الإجراء أو التفاعل سينتج عنه تغيير إيجابي أو سلبي في الإنتروبيا. التغيير في الكون هو الفرق بين الكون النهائي والانتروبيا الأولية:
ΔS = SF - سأنا
يمكنك توقع أ إيجابية ΔS أو زيادة في الإنتروبيا عندما:
- صلب المتفاعلات تشكيل سائل أو غازي منتجات
- تشكل المواد المتفاعلة السائلة غازات
- العديد من الجسيمات الصغيرة تلتحم في جزيئات أكبر (يشار إليها عادة من خلال عدد أقل من شامات المنتج من الشامات المتفاعلة)
أ ΔS سلبي أو ينقص الإنتروبيا غالبًا عندما:
- تشكل المواد المتفاعلة الغازية أو السائلة منتجات صلبة
- تشكل المواد المتفاعلة الغازية منتجات سائلة
- تتفكك الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر
- عدد مولات الغاز في المنتجات أكثر من المواد المتفاعلة
تطبيق المعلومات حول Entropy
باستخدام الإرشادات ، من السهل في بعض الأحيان التنبؤ بما إذا كان التغيير في الإنتروبيا للتفاعل الكيميائي سيكون إيجابيًا أم سلبيًا. على سبيل المثال ، عندما يتكون ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) من أيوناته:
نا+(aq) + Cl-(ع) → NaCl (ق)
انتروبيا الملح الصلب أقل من انتروبيا الأيونات المائية ، وبالتالي فإن التفاعل ينتج عنه ΔS سلبي.
في بعض الأحيان يمكنك التنبؤ بما إذا كان التغيير في الكون سيكون إيجابيًا أم سلبيًا من خلال فحص المعادلة الكيميائية. على سبيل المثال ، في التفاعل بين أول أكسيد الكربون والماء لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين:
CO (ز) + H2O (g) → CO2(ز) + ح2(ز)
عدد الشامات المتفاعلة هو نفس عدد شامات المنتج ، وجميع الأنواع الكيميائية غازات ، ويبدو أن الجزيئات متشابهة في التعقيد. في هذه الحالة ، ستحتاج إلى البحث عن قيم الإنتروبيا المولية القياسية لكل نوع من الأنواع الكيميائية وحساب التغير في الإنتروبيا.
مصادر
- تشانغ ، ريمون. براندون كروكشانك (2005). الانتروبيا والطاقة الحرة والتوازن. كيمياء. مكجرو هيل التعليم العالي. ص. 765. ردمك 0-07-251264-4.
- كوسانكي ، ك. (2004). "الديناميكا الحرارية الكيميائية." كيمياء نارية. مجلة الألعاب النارية. ISBN 1-889526-15-0.