A középiskolában megtanultam, hogy az exoterm reakciók energiát szabadítanak fel, míg az endoterm reakciókhoz energiára van szükség. Most megtudtam, hogy van egy különálló, kissé hasonló osztályozási séma az exergonikus és az endergonikus reakciókról.

Mi a különbség e két osztályozási séma között? Az exoterm reakciók mindig exergonikusak, és ha nem, tudnátok nekem példát adni?

Válasz

Az endotermikus és az exotermikus osztályozások a $ q $ hőátadásra vagy az entalpia $ \ Delta_ \ mathrm {R} H $ változásaira vonatkoznak. Az endergonikus és az exergonikus besorolások a szabad energia (általában a Gibbs-szabad energia) változásaira utalnak $ \ Delta_ \ mathrm {R} G $.

Ha a reakciókat kizárólag hőátadás (vagy az entalpia változása) jellemzi és kiegyensúlyozza, akkor a reakcióentalpia $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R }} H $.

Akkor három esetet kell megkülönböztetni:

  1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H < 0 $, egy exoterm reakció, amely hőt juttat a környezetbe (a hőmérséklet emelkedik)
  2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H = 0 $, nincs nettó csere hő
  3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H > 0 $, egy endoterm reakció, amely elnyeli a környezeti hőt (a hőmérséklet csökken )

1876-ban Thomson és Berthelot Ezt a hajtóerőt elvben írta le a reakciók affinitása tekintetében. nekik csak exoterm reakciók voltak lehetségesek.

Mégis hogyan magyarázná például, hogy a nedves kendőket rongyszálra függesztik – száraz, akár a hideg télen? von Helmholtz , van “t Hoff , Boltzmann (és mások) megtehetjük. Entrópia $ S $, a reagensek hozzáférhető megvalósításainak számától függően (“a sorrend mértékének leírása”) szükségszerűen figyelembe kell venni.

Ez a kettő hozzájárul a reakció maximális munkájához, amelyet a Gibbs-mentes energia $ G $. Ez különösen fontos a gázokkal való reakciókat figyelembe véve, mert a reagensek hozzáférhető realizációinak száma (“fok vagy sorrend”) változhat ($ \ Delta_ \ mathrm {R } S $ nagy lehet). Egy adott reakció esetén a reakció Gibbs-féle szabad energiájának változása $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H – T \ Delta {} _ {\ mathrm {} R} S $.

Akkor három esetet kell megkülönböztetni:

  1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G < 0 $, exergonikus reakció, “runni” ng önként “a reakcióegyenlet bal oldalától a jobb oldaláig (a reakció spontán, ahogy írták)
  2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = 0 $, a termodinamikai állapot egyensúly, azaz makroszkopikus szinten nincs nettó reakció vagy
  3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G > 0 $, endergonikus reakció, amelynek vagy kívülről kell energiát bevinnie ahhoz, hogy a reakcióegyenlet balról a jobbra haladjon, vagy más módon hátrafelé halad, jobbról balra (a reakció fordított irányban spontán)

A reakciók osztályozhatók a reakcióentalpia, a reakció entrópia, a szabad reakcióentalpia szerint – akár egyidejűleg is – mindig előnyben részesítve az exergon reakciót:

  1. Példa: propán elégetése oxigénnel , $ \ ce {5 O2 + C3H8 – > 4H2O + 3CO2} $. Mivel mind a hőelvezetés ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $, exoterm), mind a részecskék számának növekedése ($ \ Delta _ {\ mathrm {R} } S > 0 $) kedvez a reakciónak, ez exergonikus reakció ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G < 0 $).
  2. Példa: dioxigén reakciója az ózonra, $ \ ce {3 O2 – > 2 O3} $. Ez egy endergonikus reakció ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G > 0 $), mert a molekulák száma csökken ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S < 0 $) és egyszerre endoterm ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H > 0 $) is.
  3. Vízgáz-reakció , ahol a vízgőz a szilárd szén felett $ \ ce {H2O + C < = > CO + H2} $. Csak $ T $ hőmérsékleten, amely entrópikus hozzájárulást eredményez $ T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S > \ Delta _ {\ mathrm {R}} H $, endoterm reakció exergonissá válhat.
  4. Hidrogén és oxigén reakciójával vízgőz keletkezik, $ \ ce {2 H2 + O2 – > 2 H2O} $.Ez egy exoterm reakció ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $) csökkenő részecskeszámmal ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S < 0 $). Csak $ T $ vagy annál alacsonyabb hőmérsékleten, $ | T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S | < | \ Delta _ {\ mathrm {R}} H | $ makroszkopikus reakció következik be. Más szavakkal, bár szobahőmérsékleten, magas hőmérsékleten (pl. 6000 K) a reakció jól működik, ez a reakció nem megy.

Végül is kérjük, vegye figyelembe, hogy ez a termodinamikáról szól. , és nem a kinetika. Vannak utalások a reakció spontaneitására is.

Megjegyzések

  • Tehát ‘ csak szinonimák. a spontán és a nempontpontosok esetében?
  • @ user3932000 Nem, ezek nem a spontán vagy a nem ponton szinonimái. Felmérik az energiakülönbséget, összehasonlítva a kiindulási anyag (ok) és a termék (ek) energiaállapotát.
  • Akkor vajon kétféle módon fejezik ki ugyanazokat az állapotokat? Exergonikus / endergonikus az energiakülönbségek leírásakor, és spontán / nempontpontos a reakció-termodinamika leírásakor.

Válasz

Mindkét exergonikus és az exoterm reakciók energiát bocsátanak ki, azonban a felszabaduló energiáknak a következő jelentése van:

  • Exoterm reakció

    • A felszabaduló energiát csak energiának hívják
    • A reaktánsok energiája nagyobb, mint a termékeké
    • A reakciórendszer energiája csökken a környező energiához képest, vagyis a környező forróbbá válik.
  • Exergonikus reakció

    • A felszabaduló energiának külön neve van, amelyet Gibbs-energiának vagy Gibbs-mentes energiának hívnak
    • Az energia-reagensek nagyobbak, mint a termékeké
    • Semmi köze ahhoz, hogy a meleg vagy hideg reaktánsok hogyan válnak. Kémiai jelentése van – a reakció spontaneitására vonatkozik; ez mindig azt jelenti, hogy a reakció megvalósítható, azaz a reakció mindig bekövetkezik.

Összefoglalva, míg egy exergonikus reakció azt jelenti, hogy a reakció spontán, az exoterm reakciónak semmi köze nincs a spontaneitáshoz, hanem az, hogy egy energia felszabadul a környezőbe.

Válasz

Az exoterm és Az endoterm reakciók többnyire a potenciális energia változásairól beszélünk, ezek a változások általában úgy nyilvánulnak meg, hogy a hő áramlása állandó nyomáson körülveszi a termodinamika első törvényét. Az entalpia mérésekor a kémiai kötések kialakulásában / megszakadásában részt vevő energiát mérjük egy adott reakció során.

írja ide a kép leírását

írja ide a kép leírását

írja ide a kép leírását

Ez egy nagyon hasznos mérőszám arra, hogy megjósoljuk, milyen vegyületek képződnek bizonyos körülmények között, és a potenciális energia ÖSSZESEN megváltozik. A termodinamika 2. törvénye azt mondja nekünk, hogy a kémiai reakció során az egész energiát nem tudjuk felhasználni, csak annak kis részét. . Tehát nekünk kellett előállnunk az Endergonic és az Exergonic készülékkel, hogy elmagyarázzuk, hogyan működnek a GIBBS FREE ENERGY változásai kémiai reakcióval.

írja ide a kép leírását

TLDR: Exo / Endotehrmic mérjük a potenciális energiaállapotok változását

nem használhatja fel az összes potenciális energiát a munkához

meg kell mérnünk az energiát, amelyet energikusként és exergonikusan használhatunk a munkához.

Válasz

Exoterm reakció esetén $ \ Delta H \ lt0 $. Az exergonikus reakcióra vonatkozó kényszer (Gibbs-Helmholtz eqn-től): $ \ Delta G \ lt0 \ Rightarrow \ Delta HT \ Delta S \ lt0 \ Rightarrow \ Delta H \ lt T \ Delta S $ Ennélfogva, még ha $ \ Delta H > 0 $ (endoterm reakció), a reakció exergonikus lehet, feltéve, hogy követi a rá vonatkozó kényszert ($ \ Delta H \ lt T \ Delta S $; magas hőmérséklet vagy magasabb hőmérséklet. fokú szabadság). Tehát nincs olyan kényszer, hogy a reakciónak exotermnek kell lennie, ha exergonikus, vagy fordítva.

Megjegyzések

  • Kérjük, szerkessze a válaszát – írva, hiányos ‘. A bejegyzések begépelésével kapcsolatban lásd: ezt a stílus útmutatót .

Válasz

Igen, minden exergon reakció exoterm. Vegyünk egy spontán módon bekövetkező reakciót. Tudjuk, hogy az energia felszabadulna, azaz “$ \ ce {\ Delta H} $ negatív” (mivel az energiát elnyelő reakció vagy folyamat miatt ez nem spontán), és a termodinamika második törvénye szerint az entrópia (vagy rendellenességnek) növekednie kell.

Negatív $ \ ce {\ Delta H} $ és a növekvő, pozitív entrópia együtt $ $ ce {\ Delta G} $ negatív az egyenlet szerint: $ \ ce {\ Delta G = \ Delta H ~ – ~ T \ Delta S} $ (ahol $ \ ce {\ Delta} $ = változás; G = Gibb ” s szabad energia; H = entalpia; T = termodinamikai hőmérséklet és S = entrópia). Ezért, ha az entalpia változása negatív és a szabad energia változása negatív, akkor mindkettő (illetve) exoterm és exergonikus. Ugyanez vonatkozik az endoterm és az endergon .

Megjegyzések

  • Az első mondatod helytelen. Lásd itt spontán (azaz exergonikus), mégis endoterm reakció. A példák nem annyira gyakoriak, mert alacsony hőmérsékleten az entrópiai tényező gyakran kicinek bizonyul, ezért a szabad energia változását leginkább az entalpia változásai befolyásolják. >

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük