آنتروپي و جهت پيشرفت واكنشها

[*میترا*]

يك سري واكنش ها هستند كه برگشت پذير نيستند، مانند واكنش آب و سديم:
2 Na + 2H2O --> 2NaOH +H2 + energy
همانطور كه نشان داده شده، واكنش فوق به همراه آزاد كردن مقدار زيادي انرژي گرمايي يا گرما صورت مي گيرد.
اما يك سري فرآيندها اصلا" انجام نمي شوند، مانند برگشت آب در يك آبشار از پايين به سمت بالا.
يك سري واكنشها نيز تعادلي هستند و با تنظيم شرايط مي توان آنها را به سمت چپ يا راست، پيش برد.
حال مي خواهيم ببينيم كه چه عامل يا عواملي سبب مي شود كه واكنش ها اين چنين رفتار كنند و به يك سمت پيشرفت داشته باشند يا نه؟
به طور كلي دو عامل مهم در تعيين سمت و سوي پيشرفت واكنشها دخالت دارند:
1- گرماي واكنش (يا در واكنشهاي معمول كه در فشار ثابت انجام مي شوند، انتالپي واكنش). به طور كلي سيستم ها تمايل دارند از انرژي خود بكاهند و به سطح پايين تري از انرژي برسند. به همين دليل واكنش هاي گرماده تمايل به انجام

خودبخودي دارند. كاهش انرژي به صورت H2
2- بي نظمي يا تغييرات آنتروپي واكنش. به طور كلي طبيعت و به دنبال آن هر واكنش خودبخودي تمايل دارد كه به بيشترين مقدار بي نظمي برسند و از حالت نظم خارج شوند . اگر تابع s به عنوان ميزان بي نظمي معرفي شود، دلتا s مثبت

نشان دهنده ي افزايش بي نظمي است، يعني S2>S1(در نظر بگيريد كه در زندگي روزمره نيز منظم بودن دشوار و همراه با صرف انرژي همراه است، در حالي كه بي نظم و هر چيزي را هر جا گذاشتن، راحت مي باشد).
بدنبال اين دو عامل هر گاه در ضمن انجام واكنشي هر دو شرط با هم برقرار بود يعني dH<0 , dS>0 باشد، در اينصورت واكنش خودبخودي صورت مي گيرد، در صورتي كه يكي از شروط برقرار بود و ديگري خير، بايد سبك سنگين كرد و

ديد آيا شرطي كه برقرار است بر ديگري برتري دارد يا نه، مثلا" در واكنش
N2O4(g) --> 2NO2(g) dH=57.2 kj
مشاهده مي شود كه dH مثبت است، يعني واكنش گرماگير است، اما در عمل ديده مي شود كه واكنش فوق بطور خودبخودي انجام مي شود، زيرا يك مول گاز به دو مول گاز تبديل شده و بي نظمي به طور زيادي افزايش پيدا كرده، نتيجه مي گيريم كه افزايش

بي نظمي بر افزايش انرژي برتري دارد، درنتيجه برآيند كل به سمت خودبخودي بودن واكنش تمايل دارد.

[*میترا*]

مثال براي واكنش هاي خودبخودي:

واكنش تجزيه ي n2o4 به no2 در دماهاي بالا خودبخودي است.
واكنش هيدروژن گازي با اكسيژن گازي كه به توليد آب مايع مي انجامد در دماهاي پايين خودبخودي است.
تبديل h2o گازي به h2o مايع در دماهاي پايين خودبخودي است.
تبديل h2o جامد به h2o مايع در دماهاي بالا خودبخودي است.
واكنش پتاسيم جامد با آب مايع كه منجر به توليد پتاسيم هيدروكسيد محلول و هيدروژن گازي است هميشه خودبخود است.


مثال براي واكنش هاي غير خودبخودي:
واكنش co2 گازي با h2o گازي كه منجر به توليد c8h18 مايع وo2 گازي مي شود غير خودبخودي است.
واكنش معكوس سوختن اتانول غير خودبخودي است.