מדוע מתרחשות תגובות כימיות ? הנטייה למינימום אנרגיה DH הנטייה למקסימום אי סדר DSיקום 3 3

אנטרופיה S- לכל חומר ניתן לייחס אנטרופיה מוחלטת. אפשר להקטין או להגדיל את האנטרופיה ע”י תוספת או הפחתה של אנרגיה. אנטרופיה תיקנית - S0 - האנטרופיה המוחלטת של מול חומר בתנאי תקן.

שינוי האנטרופיה של חומר כמות אנרגיה קבועה תגרום לשינוי אנטרופיה גדול בטמפרטורה נמוכה ולשינוי אנטרופיה קטן בטמפרטורה גבוהה. בנוסחה זו ניתן להשתמש רק כאשר תוספת אנרגיה לא משנה את הטמפרטורה.

שינוי האנטרופיה בתגובות תוצרים (S2)  מגיבים (S1) DS = S2 - S1 ערכי האנטרופיה התקנית למול תרכובת מצויים בספר הנתונים. ישנה טבלה נפרדת ליסודות ובה נתונים ערכי האנטרופיה התקנית למול אטומים.

DS0לתגובה=SS0תוצרים -SS0מגיבים תוצרים (S2)  מגיבים (S1) DS = S2 - S1 N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) 191.4 K.J/mol 130.6 K.J/mol 192.5 K.J/mol נתונים למול מולקולות: DS0לתגובה=SS0תוצרים -SS0מגיבים DS0 = 2x192.5-(191.4+3x130.6)= -198.2 J/0k

של שלושת התגובות שלילי DS0לתגובה DS0לתגובה> DS0לתגובה> DS0לתגובה ניתן להעריך את גודל וסימן שינוי האנטרופיה של התגובה על פי השינוי במספר המולים של גז בתהליך השינוי -2 -4 -1 N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)  2NH3(l) NH3(g)  NH3(l) של שלושת התגובות שלילי DS0לתגובה בערך מוחלט DS0לתגובה> DS0לתגובה> DS0לתגובה

DSt = DSמערכת+ DSסביבה N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) DH=-92Kj DS0 =-198.2 J/0k על מנת לדעת אם התהליך יתרחש באופן ספונטני צריך לחשב גם את השינוי באנטרופיה של הסביבה DSt = DSמערכת+ DSסביבה סביבה מערכת אנרגיה N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) DS0 מערכת=-198.2 J/0k DH=-92Kj

DSt - האנטרופיה של התבל והחוק השני של התרמודינמיקה כל תהליך ספונטני מלווה עליה באנטרופיה של התבל. במצב שיווי משקל אין שינוי באנטרופיה של התבל. עבור תגובה כימית: DSt = DSמערכת+ DSסביבה

במשואה זו הובאו נתוני התבל בעזרת נתוני המערכת סביבה מערכת מערכת במשואה זו הובאו נתוני התבל בעזרת נתוני המערכת DSt מהווה מדד להתרחשות תגובה. ככל שהוא גדול יותר התגובה נוטה יותר להתרחש. DSt - חיובי - התגובה מתרחשת ספונטנית. DSt - שלילי - התגובה לא מתרחשת ספונטנית. DSt - אפס - מצב שיווי משקל.

מדוע מתרחשות תגובות כימיות ? הנטייה למינימום אנרגיה DH הנטייה למקסימום אי סדר DSיקום מערכת > 0 3 3

DSt כמדד להתרחשות תגובה DSt = DSמערכת+ DSסביבה DS0לתגובה=SS0תוצרים -SS0מגיבים סביבה מערכת סוג התגובה האנטרופיה I המערכת II הסביבה היקום אקסותרמית אנדותרמית עולה יורדת שלושה מצבים שונים בהם תהיה עליה באנטרופיה של היקום : עולה תמיד עולה עולה אם II>I עולה עולה אם II<I יורדת

. התייחס לתהליכים הבאים:        1. H2(g)  2H(g) 2. H2(g) +1/2 O2(g)  2H2O(l) 3. C2H5OH(l) +3 O2(g)  2CO2(g) + 3H2O(g) 4. NH3(g)  NH3(aq)   א. מהו סימנו של מערכתSo ושל Ho בכל אחד מהתהליכים? ב. קבע עבור כל אחד באילו תנאים הוא יהיה ספונטני

הוא יהיה ספונטני בטמפרטורות גבוהות Sot>0        1. H2(g)  2H(g)   סימנו של מערכתSo + ושל Ho + מערכת הוא יהיה ספונטני בטמפרטורות גבוהות Sot>0

הוא יהיה ספונטני Sot>0 בטמפרטורות נמוכות        2. H2(g) +1/2 O2(g)  2H2O(l)   סימנו של מערכתSo - ושל Ho - מערכת הוא יהיה ספונטני Sot>0 בטמפרטורות נמוכות

הוא יהיה ספונטני Sot>0 בטמפרטורות נמוכות       4. NH3(g)  NH3(aq)   סימנו של מערכתSo - ושל Ho - מערכת הוא יהיה ספונטני Sot>0 בטמפרטורות נמוכות

אם כך – מדוע כוהל אינו נשרף במגע עם חמצן?        C2H5OH(l) +3 O2(g)  2CO2(g) + 3H2O(g)   סימנו של מערכתSo + ושל Ho - בהוא יהיה ספונטני מערכת ספונטני תמיד! Sot>0 אם כך – מדוע כוהל אינו נשרף במגע עם חמצן?

פתרון - מציבים בנוסחה, DS מערכת שווה ל - DH/T הוכח שתערובת מוצק נוזל הנמצאת בטמפרטורת ההיתוך נמצאת במצב שיווי משקל! העזר בנוסחה: מערכת פתרון - מציבים בנוסחה, DS מערכת שווה ל - DH/T מתקבל : DSt = 0

גורמים הקובעים את גודל האנטרופיה א. מצב צבירה גורמים הקובעים את גודל האנטרופיה א. מצב צבירה החומר So J/0k H2O(g) H2O(l) H2O(s) 188.7 70 47.8 חשב את השינוי באנטרופיה ברתיחה של מים. האם זה הגיוני? 7 8