Diferența dintre exotermă și exergonică

Clasificările endoterme și exoterme se referă la transferul de căldură $ q $ sau modificări ale entalpiei $ \ Delta_ \ mathrm {R} H $. Clasificările endergonic și exergonic se referă la modificări ale energiei libere (de obicei, energia liberă Gibbs) $ \ Delta_ \ mathrm {R} G $.

Dacă reacțiile sunt caracterizate și echilibrate doar prin transfer de căldură (sau schimbare de entalpie), atunci veți folosi entalpia de reacție $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R }} H $.

Apoi, există trei cazuri de deosebit:

1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H < 0 $, o reacție exotermă care eliberează căldură în împrejurimi (temperatura crește)
2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H = 0 $, fără schimb net de căldură
3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H > 0 $, o reacție endotermică care absoarbe căldura din împrejurimi (temperatura scade )

În 1876, Thomson și Berthelot a descris această forță motrice într-un principiu cu privire la afinitățile reacțiilor. pentru ei, au fost posibile doar reacții exoterme.

Totuși, cum ați explica, de exemplu, cârpele umede suspendate pe un fir de pânză – uscat, chiar pe timp de iarnă rece? Mulțumim lucrărilor de von Helmholtz , van „t Hoff , Boltzmann (și alții) putem face. Entropie $ S $, în funcție de numărul de realizări accesibile ale reactanților („descrierea gradului de ordine”) trebuie să fie luată în considerare și în mod necesar.

Aceste două contribuie la munca maximă pe care o reacție o poate produce, descrisă de Energie gratuită Gibbs $ G $. Acest lucru are o importanță deosebită având în vedere reacțiile cu gaze, deoarece numărul de realizări accesibile ale reactanților („grad sau ordine”) se poate modifica ($ \ Delta_ \ mathrm {R } S $ poate fi mare). Pentru o reacție dată, schimbarea energiei libere a reacției Gibbs este $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H – T \ Delta {} _ {\ mathrm {} R} S $.

Apoi, există trei cazuri de deosebit:

1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G < 0 $, o reacție exergonică, „runni ng voluntar „de la stânga la dreapta ecuației de reacție (reacția este spontană așa cum este scris)
2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = 0 $, starea termodinamică echilibru, adică la nivel macroscopic, nu există nicio reacție netă sau
3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G > 0 $, o reacție endergonică, care fie are nevoie de aport de energie din exterior pentru a rula de la stânga la partea dreaptă a ecuației de reacție sau, în caz contrar, rulează înapoi, de la dreapta la partea stângă (reacția este spontană în sens invers)

Reacțiile pot fi clasificate în funcție de entalpia de reacție, entropia de reacție, entalpia de reacție liberă – chiar simultan – favorizând întotdeauna o reacție exergonică:

1. Exemplu, arderea propanului cu oxigen , $ \ ce {5 O2 + C3H8 – > 4H2O + 3CO2} $. Deoarece atât disiparea căldurii ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $, exotermă), cât și creșterea numărului de particule ($ \ Delta _ {\ mathrm {R} } S > 0 $) favorizează reacția, este o reacție exergonică ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G < 0 $).
2. Exemplu, reacția dioxigenului la ozon, $ \ ce {3 O2 – > 2 O3} $. Aceasta este o reacție endergonică ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G > 0 $), deoarece numărul de molecule scade ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S < 0 $) și simultan este endoterm ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H > 0 $), de asemenea.
3. Reacția gazului de apă , unde vaporii de apă sunt ghidați pe carbon solid $ \ ce {H2O + C < = > CO + H2} $. Numai la temperaturi de $ T $ care produc o contribuție entropică $ T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S > \ Delta _ {\ mathrm {R}} H $, un endoterm reacția poate deveni exergonică.
4. Reacția hidrogenului și a oxigenului pentru a produce vapori de apă, $ \ ce {2 H2 + O2 – > 2 H2O} $.Aceasta este o reacție exotermă ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $) cu număr descrescător de particule ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S < 0 $). Numai la temperaturi la sau sub $ T $ cu $ | T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S | < | \ Delta _ {\ mathrm {R}} H | $ există o reacție macroscopică. Cu alte cuvinte, în timp ce reacția funcționează bine la temperatura camerei, la temperaturi ridicate (de ex. 6000 K), această reacție nu se desfășoară.

La urma urmei, vă rugăm să rețineți că este vorba de termodinamică , și nu cinetică. Există, de asemenea, indicații ale spontaneității unei reacții.

Comentarii

• Deci, acestea ‘ sunt doar sinonime pentru spontane și non-spontane?
• @ user3932000 Nu, nu sunt sinonime pentru spontane sau non-spontane. Ei evaluează diferența de energie, comparând starea energetică a materialului (materiilor) de pornire cu cea a produsului (produselor).
• Atunci sunt două moduri de a exprima aceleași stări? Exergonic / endergonic la descrierea diferențelor de energie și spontan / non-spontan când se descrie termodinamica reacției.

Ambele exergonice și reacțiile exoterme eliberează energie, cu toate acestea, energiile eliberate au semnificații diferite după cum urmează:

• Reacția exotermă

  • Energia eliberată este numită doar energie
  • Energia reactanților este mai mare decât cea a produselor
  • Energia sistemului de reacție scade în raport cu cea a mediului înconjurător, adică mediul înconjurător devine mai fierbinte.

• Reacție exergonică

  • Energie eliberată, are un nume special numit energie Gibbs sau energie liberă Gibbs
  • Reactanții energetici sunt mai mari decât cea a produselor
  • Nu are nicio legătură cu cât devin reactanții calzi sau reci. Are o semnificație mai chimică – se referă la spontaneitatea reacției; astfel înseamnă întotdeauna că o reacție este fezabilă, adică reacția se va întâmpla întotdeauna.

Pe scurt, întrucât, o reacție exergonică înseamnă că o reacție este spontană, o reacție exotermă nu are nimic de-a face cu spontaneitatea, ci că o energie este eliberată în împrejurimi.

În Exoterm și Reacții endotermice vorbim în mare parte despre schimbările de energie potențială, aceste schimbări tind să se manifeste ca fluxul de căldură în condiții de presiune constantă în jurul primei legi a termodinamicii. Când măsurăm entalpia, măsurăm energia implicată în formarea / ruperea legăturilor chimice într-o anumită reacție.

Aceasta este o metrică foarte utilă pentru prezicerea compușilor care se vor forma în anumite condiții și totuși modificarea energiei potențiale TOTALE. A doua lege a termodinamicii ne spune că nu putem folosi TOATĂ energia într-o reacție chimică pentru a lucra, doar o cantitate mică din ea . Așa că a trebuit să venim cu Endergonic și Exergonic pentru a explica modul în care funcționează schimbările din GIBBS FREE ENERGY cu o reacție chimică

TLDR: Exo / Endotehrmic măsurăm modificările stărilor energetice potențiale

nu putem folosi toată energia potențială pentru a face treaba

trebuie să măsurăm energia pe care o putem folosi pentru muncă ca energică și exergonică

Pentru o reacție exotermă, $ \ Delta H \ lt0 $. Pentru o constrângere de reacție exergonică este (din Gibbs-Helmholtz eqn): $ \ Delta G \ lt0 \ Rightarrow \ Delta HT \ Delta S \ lt0 \ Rightarrow \ Delta H \ lt T \ Delta S $ Prin urmare, chiar dacă $ \ Delta H > 0 $ (reacție endotermică), o reacție poate fi exergonică cu condiția să respecte constrângerea pentru aceasta ($ \ Delta H \ lt T \ Delta S $; temperatură ridicată sau mai mare nr. de grad de libertate). Deci, nu există o astfel de impunere, încât o reacție să fie exotermă dacă este exergonică sau invers.

Comentarii

• Vă rugăm să modificați răspunsul – ca scris, ‘ este incomplet. Consultați acest ghid de stil pentru a vă tipări postările.

Da, toate reacțiile exergonice sunt exoterme. Luați în considerare o reacție care apare spontan, știm că energia ar fi eliberată, adică „$ \ ce {\ Delta H} $ este negativă” (întrucât o reacție sau proces care absorb energia o face non-spontană) și conform celei de-a doua legi a termodinamicii, entropia (sau tulburarea) sistemului trebuie să crească.

Negativ $ \ ce {\ Delta H} $ și creșterea, entropia pozitivă fac împreună $ \ ce {\ Delta G} $ negativ conform ecuației: $ \ ce {\ Delta G = \ Delta H ~ – ~ T \ Delta S} $ (unde $ \ ce {\ Delta} $ = change; G = Gibb ” s energie liberă; H = entalpie; T = temperatura termodinamică și S = entropie). Prin urmare, dacă modificarea entalpiei este negativă și schimbarea energiei libere este negativă, acestea sunt ambele (respectiv) exoterme și exergonice. Același lucru este valabil și pentru endoterme și endergonice .

Comentarii

• Prima propoziție este incorectă. Consultați aici pentru un reacție spontană (adică exergonică), dar endotermă. Exemplele nu sunt atât de frecvente, deoarece la temperaturi scăzute factorul entropic se dovedește a fi adesea mic, astfel încât schimbările de energie liberă sunt influențate în mare parte de modificările de entalpie.