Je komt standaard tegen kies entropie in de algemene chemie, fysische chemie en thermodynamica cursussen, dus het is belangrijk om te begrijpen wat entropie is en wat het betekent. Hier zijn de basisprincipes met betrekking tot standaard molaire entropie en hoe deze te gebruiken om voorspellingen te doen over a chemische reactie.
Belangrijkste punten: standaard molaire entropie
- Standaard molaire entropie wordt gedefinieerd als de entropie of mate van willekeur van één mol van een monster onder standaardomstandigheden.
- Gebruikelijke eenheden van standaard molaire entropie zijn joules per mol Kelvin (J / mol · K).
- Een positieve waarde geeft een toename van de entropie aan, terwijl een negatieve waarde een afname van de entropie van een systeem aangeeft.
Wat is standaard molaire entropie?
Entropy is een maat voor de willekeur, chaos of bewegingsvrijheid van deeltjes. De hoofdletter S wordt gebruikt om entropie aan te duiden. U zult echter geen berekeningen zien voor eenvoudige "entropie" omdat het concept tamelijk nutteloos is totdat u het in een vorm plaatst die gebruikt kan worden om vergelijkingen te maken om een verandering van entropie of ΔS te berekenen. Entropiewaarden worden gegeven als standaard molaire entropie, de entropie van één mol van een stof
tegen standaard staatscondities. Standaard molaire entropie wordt aangeduid met het symbool S ° en heeft gewoonlijk de eenheden joules per mol Kelvin (J / mol · K).Positieve en negatieve entropie
De tweede wet van de thermodynamica stelt dat de entropie van geïsoleerd systeem toeneemt, dus dat zou kunnen denk dat entropie altijd zal toenemen en dat verandering in entropie in de tijd altijd positief zal zijn waarde.
Het blijkt dat de entropie van een systeem soms afneemt. Is dit een overtreding van de tweede wet? Nee, omdat de wet verwijst naar een geïsoleerd systeem. Wanneer u een verandering in entropie in een laboratoriumomgeving berekent, kiest u voor een systeem, maar de omgeving buiten uw systeem is klaar om eventuele veranderingen in entropie die u tegenkomt te compenseren. Hoewel het universum als geheel (als je het als een soort geïsoleerd systeem beschouwt), een algehele toename van entropie in de loop van de tijd, kunnen kleine zakjes van het systeem negatief ervaren worden entropie. U kunt bijvoorbeeld uw bureau opruimen, van wanorde naar bestelling. Ook chemische reacties kunnen van willekeur naar orde gaan. In het algemeen:
Sgas- > SSoln > Sliq > Ssolide
Dus een verandering in de toestand van de materie kan resulteren in een positieve of negatieve verandering van entropie.
Entropie voorspellen
In scheikunde en natuurkunde wordt u vaak gevraagd te voorspellen of een actie of reactie zal resulteren in een positieve of negatieve verandering in entropie. De verandering in entropie is het verschil tussen uiteindelijke entropie en initiële entropie:
ΔS = Sf - Sik
Je kunt een verwachten positieve AS of toename van entropie wanneer:
- solide reactanten vorm een vloeistof of gasvormig producten
- vloeibare reactanten vormen gassen
- veel kleinere deeltjes smelten samen tot grotere deeltjes (meestal aangegeven door minder productmolens dan reactantmolens)
EEN negatieve AS of afname van entropie treedt vaak op wanneer:
- gasvormige of vloeibare reactanten vormen vaste producten
- gasvormige reactanten vormen vloeibare producten
- grote moleculen vallen uiteen in kleinere
- er zitten meer mol gas in de producten dan in de reactanten
Informatie over Entropy toepassen
Met behulp van de richtlijnen is het soms gemakkelijk te voorspellen of de verandering in entropie voor een chemische reactie positief of negatief zal zijn. Als bijvoorbeeld tafelzout (natriumchloride) wordt gevormd uit de ionen:
Na+(aq) + Cl-(aq) → NaCl (s)
De entropie van het vaste zout is lager dan de entropie van de waterige ionen, dus de reactie resulteert in een negatieve AS.
Soms kun je voorspellen of de verandering in entropie positief of negatief zal zijn door inspectie van de chemische vergelijking. Bijvoorbeeld bij de reactie tussen koolmonoxide en water om kooldioxide en waterstof te produceren:
CO (g) + H2O (g) → CO2(g) + H2(g)
Het aantal mol met reactanten is hetzelfde als het aantal mol met producten, alle chemische soorten zijn gassen en de moleculen lijken van vergelijkbare complexiteit te zijn. In dit geval moet u de standaard molaire entropiewaarden van elk van de chemische soorten opzoeken en de verandering in entropie berekenen.
Bronnen
- Chang, Raymond; Brandon Cruickshank (2005). "Entropie, vrije energie en evenwicht." Chemie. McGraw-Hill Hoger onderwijs. p. 765. ISBN 0-07-251264-4.
- Kosanke, K. (2004). 'Chemische thermodynamica.' Pyrotechnische chemie. Journal of Pyrotechnics. ISBN 1-889526-15-0.