高校では、発熱反応はエネルギーを放出しますが、吸熱反応はエネルギーを必要とすることを学びました。今、私は発エルゴン反応と吸エルゴン反応の別々の、いくぶん似た分類スキームがあることを学びました。

これら2つの分類スキームの違いは何ですか？発熱反応は常に発エルゴン反応ですか。そうでない場合は、例を挙げてください。

回答

分類吸熱および発熱は、熱の伝達$ q $またはエンタルピー$ \ Delta_ \ mathrm {R} H $の変化を指します。 endergonic と exergonic の分類は、自由エネルギー（通常はギブズの自由エネルギー）$ \ Delta_ \ mathrm {R} G $の変化を指します。

反応が熱伝達（またはエンタルピーの変化）のみによって特徴付けられ、バランスが取れている場合は、反応エンタルピー$ \ Delta {} _ {\ mathrm {Rを使用します。 }} H $。

次に、区別する3つのケースがあります。

  1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H < 0 $、周囲に熱を放出する（温度が上昇する）発エルゴン反応
  2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H = 0 $、正味交換なし熱の
  3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H > 0 $、周囲から熱を吸収する吸熱反応（温度が下がる）

1876年、トムソンとベルセロット反応の親和性に関して、この推進力を原則で説明しました。彼らには、発熱反応しかありませんでした。

それでも、たとえば、濡れた布が物干しに吊るされている場合、寒い冬でも乾いていて、 どのように説明しますか？ von Helmholtz 、 van “t Hoff 、ボルツマン（およびその他）私たちが行う可能性があります。エントロピー $ S $、反応物のアクセス可能な実現の数に応じて（「秩序の程度を説明する」）も必ず考慮に入れる必要があります。

これら2つは、ギブズの自由エネルギー $ G $。これは、ガスとの反応を考慮すると特に重要です。これは、反応物のアクセス可能な実現の数（「次数または次数」）が変わる可能性があるためです（$ \ Delta_ \ mathrm {R } S $は大きい場合があります）。特定の反応について、反応ギブズの自由エネルギーの変化は$ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H-です。 T \ Delta {} _ {\ mathrm {} R} S $。

次に、区別する3つのケースがあります。

  1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G < 0 $、運動反応、 “runni ng自発的に」反応方程式の左から右へ（反応は書かれているように自発的です）
  2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = 0 $、熱力学の状態平衡、つまり巨視的なレベルでは、正味の反応はありません。
  3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G > 0 $、反応方程式の左側から右側に実行するために外部からのエネルギー入力を必要とするか、そうでなければ右側から左側に逆方向に実行するエンダーゴニック反応（反応は逆方向に自発的です）

反応は、反応エンタルピー、反応エントロピー、自由反応エンタルピーに応じて分類できます。同時にでも、常に運動反応を促進します。

  1. 例、プロパンと酸素の燃焼、$ \ ce {5 O2 + C3H8- > 4H2O + 3CO2} $。熱放散（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $、発熱）と粒子数の増加（$ \ Delta _ {\ mathrm {R} } S > 0 $）は反応を支持し、それは発エルゴン反応です（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G < 0 $）。
  2. 例、オゾンに対する二酸素の反応、$ \ ce {3 O2- > 2 O3} $。分子の数が減少するため（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}}）、これは吸熱反応（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G > 0 $）です。 S < 0 $）および同時に吸熱性（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H > 0 $）も。
  3. 水性ガス反応。水蒸気は固体炭素上を誘導されます$ \ ce {H2O + C < = > CO + H2} $。エントロピー寄与をもたらす温度$ T $でのみ$ T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S > \ Delta _ {\ mathrm {R}} H $、吸熱反応は発エルゴン反応になる可能性があります。
  4. 水素と酸素が反応して水蒸気、$ \ ce {2 H2 + O2- > 2 H2O} $が生成されます。これは、粒子数の減少（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S を伴う発熱反応（$ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $）です。 div id = “837807dbfb”>

0 $）。 $ | T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S |で$ T $以下の温度でのみ< | \ Delta _ {\ mathrm {R}} H | $巨視的な反応があります。言い換えると、反応は室温、高温（6000 Kなど）では正常に機能しますが、この反応は実行されません。

結局のところ、これは熱力学に関するものであることに注意してください。 、動力学ではありません。反応の自発性の兆候もあります。

コメント

  • つまり、'は単なる同義語です。自発的および非自発的ですか？
  • @ user3932000いいえ、自発的または非自発的の同義語ではありません。彼らは、出発物質のエネルギー状態を製品のエネルギー状態と比較して、エネルギーの違いを評価します。
  • では、同じ状態を表現する2つの方法ですか？エネルギーの違いを説明するときは発エルゴン/エンダーゴニック、反応の熱力学を説明するときは自発的/非自発的。

回答

両方の発エルゴン発エルゴン反応はエネルギーを放出しますが、放出されるエネルギーには次のような異なる意味があります。

  • 発エルゴン反応

    • 放出されるエネルギーは単にエネルギーと呼ばれます

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    • 反応物のエネルギーは生成物のエネルギーよりも大きい
    • 反応システムのエネルギーは周囲のエネルギーに比べて減少します。つまり、周囲が熱くなります。

  • 発エルゴン反応

    • 放出されるエネルギー、ギブスエネルギーまたはギブス自由エネルギーと呼ばれる特別な名前があります
    • エネルギー反応物は生成物よりも大きい
    • 反応物がどのように高温または低温になるかとは関係ありません。より化学的意味があります-それは反応の自発性に関連しています。したがって、それは常に反応が実行可能であることを意味します。つまり、反応は常に起こります。

要約すると、発熱反応は反応が自発的であることを意味します。発熱反応は自発性とは関係ありませんが、エネルギーが周囲に放出されます。

回答

発熱と私たちが主に話している吸熱反応は、潜在的なエネルギーの変化です。これらの変化は、熱力学の最初の法則の周りの一定の圧力条件下での熱の流れとして現れる傾向があります。エンタルピーを測定するときは、特定の反応における化学結合の形成/切断に関与するエネルギーを測定します。

ここに画像の説明を入力

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これは特定の条件下でどの化合物が形成され、潜在的なエネルギーの合計が変化するかを予測するための非常に有用な測定基準です。ただし、熱力学の第2法則は、化学反応ですべてのエネルギーを使用して作業を行うことはできず、ごく少量であると示しています。 。そのため、GIBBS FREEENERGYの変化が化学反応でどのように機能するかを説明するためにEndergonicとExergonicを考え出す必要がありました

ここに画像の説明を入力してください

TLDR：潜在的なエネルギー状態の変化を測定しているExo / Endotehrmic

すべての潜在的なエネルギーを使用して作業を行うことはできません

エネルギーおよび発エルゴンとしての作業に使用できるエネルギーを測定する必要があります

回答

発熱反応の場合、$ \ Delta H \ lt0 $。発エルゴン反応の制約は（Gibbs-Helmholtz eqnから）：$ \ Delta G \ lt0 \ Rightarrow \ Delta HT \ Delta S \ lt0 \ Rightarrow \ Delta H \ lt T \ Delta S $したがって、$ \ Delta H > 0 $（吸熱反応）、反応はその制約（$ \ Delta H \ lt T \ Delta S $;高温以上no。自由度の）。したがって、反応が発エルゴン反応である場合、またはその逆の場合、反応が発熱性である必要があるという強制はありません。

コメント

  • 回答を編集してください-次のように書かれていますが、'は不完全です。投稿を植字する方法については、このスタイルガイドをご覧ください。

回答

はい、すべての発エルゴン反応は発熱反応です。自発的に発生する反応を考えてみましょう。つまり、「$ \ ce {\ Delta H} $は負です」（反応またはプロセスがエネルギーを吸収すると非自発的になるため）、熱力学の第二法則によれば、エントロピーが放出されます。システムの（または無秩序）は増加しなければなりません。

負の$ \ ce {\ Delta H} $と増加する正のエントロピーにより、$ \ ce {\ Delta G} $は負になります次の式に従います：$ \ ce {\ Delta G = \ Delta H〜-〜T \ Delta S} $（ここで、$ \ ce {\ Delta} $ = change; G = Gibb ” s自由エネルギー; H =エンタルピー; T =熱力学温度およびS =エントロピー）したがって、エンタルピーの変化が負で、自由エネルギーの変化が負の場合、それらは（それぞれ）発熱性および運動性です。同じことが吸熱性およびエントロピー性にも当てはまります。 。

コメント

  • 最初の文が正しくありません。こちらを参照してください。 自発的（すなわち、エクセルゴニック）であるが吸熱反応。低温ではエントロピー係数が小さいことが多いため、例はそれほど一般的ではありません。そのため、自由エネルギーの変化は主にエンタルピーの変化に影響されます。

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