Saat mengalir reaksi kimia tingkat energi berubah. Beberapa ikatan dalam molekul terputus dan yang lainnya terbentuk. Semua ini membutuhkan biaya energi tertentu. Transformasi beberapa jenis energi dan usaha menjadi energi lain, serta arah dan batas aliran spontan proses kimia mempelajari termodinamika kimia. Objek studi termodinamika kimia adalah suatu sistem.
Sistem adalah seperangkat zat yang berinteraksi, secara mental atau sebenarnya terisolasi dari lingkungan (tabung reaksi, autoklaf).
Sistem adalah: homogen - terdiri dari satu fase (larutan homogen garam meja) dan heterogen - terdiri dari beberapa fase (air dengan es).
Fase - bagian dari sistem, homogen dalam komposisi dan sifat dan dipisahkan dari bagian lain dari sistem oleh antarmuka.
Dalam termodinamika kimia, sistem dianggap: terisolasi - tidak bertukar materi dan energi dengan lingkungan; tertutup - bertukar energi dengan lingkungan dan tidak bertukar materi. Ada sistem terbuka yang bertukar materi dan energi dengan lingkungan, ini adalah organisme hidup. Tetapi mereka tidak dipertimbangkan dalam termodinamika kimia.
Keadaan sistem dapat dicirikan oleh parameter termodinamika, yang meliputi: suhu, tekanan, konsentrasi, densitas, volume, massa.
Jika keadaan sistem dicirikan oleh nilai parameter termodinamika konstan dan waktu-invarian di semua titik sistem, maka ia berada dalam keadaan setimbang. Ketika salah satu parameter keadaan berubah, sistem masuk ke keadaan setimbang baru. Termodinamika kimia mempertimbangkan transisi dari satu keadaan ke keadaan lain, sementara beberapa parameter dapat berubah atau tetap konstan:
isobarik - pada tekanan konstan;
isokhorik - pada volume konstan;
isotermal - pada suhu konstan;
isobarik - isotermal - pada tekanan dan suhu konstan, dll.
Sifat termodinamika suatu sistem dapat dinyatakan dengan menggunakan beberapa fungsi keadaan sistem yang disebut fungsi karakteristik: energi internal U, entalpi H, entropi S, energi Gibbs G, energi Helmholtz F. Fungsi karakteristik memiliki satu fitur: tidak bergantung pada metode ( path) untuk mencapai status sistem tertentu. Nilainya ditentukan oleh parameter sistem (tekanan, suhu, dll.) dan tergantung pada jumlah atau massa zat; oleh karena itu, biasanya mengacu pada satu mol zat.
Entalpi dan entropi
Panas reaksi DN dan perubahan energi bebas G tidak selalu memiliki nilai yang sebanding. Bahkan, ada reaksi yang terjadi secara spontan (DG< 0) несмотря на то, что являются эндотермическими (ДЗ >0). Hal ini karena reaksi dipengaruhi oleh perubahan derajat orde dalam sistem. Perubahan entropi DS berfungsi sebagai ukuran perubahan urutan sistem.
Semakin tinggi entropi sistem, semakin besar derajat ketidakteraturan (disorder) sistem tersebut. Jadi, jika proses berjalan ke arah peningkatan ketidakteraturan sistem (dan pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa ini adalah proses yang paling mungkin), DS adalah nilai positif. Untuk meningkatkan derajat keteraturan dalam sistem (DS > 0), diperlukan energi yang dikeluarkan. Kedua ketentuan ini mengikuti hukum dasar alam - hukum kedua termodinamika. Secara kuantitatif, ketergantungan antara perubahan entalpi, entropi dan energi bebas dijelaskan oleh persamaan Gibbs-Helmholtz:
G = H - T * S
Mari kita jelaskan ketergantungan ketiga besaran ini pada dua contoh.
Ledakan campuran eksplosif (1) adalah interaksi dua gas - oksigen dan hidrogen - dengan pembentukan air. Seperti banyak reaksi redoks, ini adalah proses yang sangat eksotermik (yaitu DN<<0). В то же время в результате реакции возрастает степень упорядоченности системы. Газ с его хаотически мигрирующими молекулами перешел в более упорядоченное состояние - жидкую фазу, при этом число молекул в системе уменьшилось на 1/3. В результате увеличения степени упорядоченности (ДS<0) член уравнения - T · ДS - величина положительная, однако это с избытком компенсируется ростом энтальпии: в итоге происходит высоко экзергоническая реакция (ДG <<0).
Ketika natrium klorida (2) dilarutkan dalam air, DN adalah nilai positif, suhu di bejana dengan larutan, mis. dalam volume larutan, berkurang. Namun demikian, proses berlangsung secara spontan, karena tingkat keteraturan dalam sistem menurun. Pada keadaan awal, ion Na+ dan Cl- menempati posisi tetap dalam kisi kristal. Dalam larutan, mereka bergerak secara independen satu sama lain dalam arah yang sewenang-wenang. Orde menurun (DS>0) berarti suku persamaan - T · DS memiliki tanda minus. Ini mengkompensasi DN dan, secara umum, DG adalah nilai negatif. Proses seperti itu biasanya disebut entropi.
energi Gibbs. energi Helmholtz. Orientasi reaksi kimia
Jika proses berlangsung secara spontan, maka energi internal (entalpi) akan berkurang, dan entropi akan meningkat. Untuk membandingkan jumlah ini, mereka harus dinyatakan dalam satuan yang sama, dan untuk ini, DS harus dikalikan dengan T. Dalam hal ini, kita memiliki DN - faktor entalpi dan TDS - faktor entropi.
Selama reaksi, partikel cenderung bergabung, yang menyebabkan penurunan entalpi (DN< 0), с другой стороны - должна возрастать энтропия, т.е. увеличиваться число частиц в системе (ТДS >0). "Gaya penggerak" reaksi ditentukan oleh perbedaan antara besaran-besaran ini dan dilambangkan dengan DG.
DGp,T = DH - TDS
dan disebut perubahan energi Gibbs (potensial isobarik-isotermal).
Energi Gibbs adalah bagian dari efek energetik dari suatu reaksi yang dapat diubah menjadi usaha, oleh karena itu disebut energi bebas. Ini juga merupakan fungsi keadaan termodinamika dan, oleh karena itu, untuk reaksi
bB + dD = lL + mM
Energi Gibbs reaksi kimia dapat dihitung sebagai jumlah energi Gibbs pembentukan produk reaksi dikurangi energi Gibbs pembentukan zat awal, dengan mempertimbangkan koefisien stoikiometri menurut rumus:
DG \u003d lDfGL + mDfGM - dDfGD - bDfGB
di mana DfG adalah energi Gibbs pembentukan zat.
Energi Gibbs pembentukan zat adalah perubahan energi Gibbs sistem selama pembentukan 1 mol zat dari zat sederhana yang stabil pada 298 K.
Energi Gibbs pembentukan zat sederhana DfG diasumsikan nol. Jika zat yang dihasilkan dan zat sederhana awal dalam keadaan standar, maka energi pembentukan Gibbs disebut energi pembentukan Gibbs standar zat DfG0. Nilai-nilainya diberikan dalam buku referensi.
Nilai G yang diperoleh merupakan kriteria untuk aliran spontan reaksi dalam arah maju, jika G< 0. Химическая реакция не может протекать самопроизвольно в прямом направлении, если энергия Гиббса системы возрастает, т.е. ДG >0. Jika G = 0, maka reaksi dapat berlangsung baik dalam arah maju maupun mundur, yaitu. reaksinya reversibel.
Arah reaksi kimia tergantung pada sifatnya. Dengan demikian, kondisi G< 0 соблюдается при любой температуре для экзотермических реакций (ДН < 0), у которых в ходе реакции возрастает число молей газообразных веществ, и, следовательно, энтропия (ДS >0). Untuk reaksi seperti itu, baik gaya penggerak (DN) dan (TDS) diarahkan ke reaksi maju dan G< 0 при любых температурах. Такие реакции являются необратимыми.
Sebaliknya, reaksi endotermik (DN > 0), akibatnya jumlah mol zat gas (DS< 0) не могут протекать самопроизвольно в прямом направлении при любой температуре, т.к. всегда ДG > 0.
Jika sebagai akibat dari reaksi eksotermik (DN< 0) уменьшается число молей газообразных веществ и, соответственно, энтропия (ДS < 0), то при невысокой температуре ДН >TDS dan reaksi dimungkinkan dalam arah maju (DG< 0). При высоких температурах ДH < TДS и прямая реакция самопроизвольно протекать не может (ДG >0), dan reaksi sebaliknya dimungkinkan.
Untuk menentukan suhu kesetimbangan, Anda dapat menggunakan kondisi:
di mana Tr adalah suhu di mana keseimbangan ditetapkan, yaitu kemungkinan reaksi maju dan reaksi balik.
Jika akibat reaksi endoterm (DN > 0), jumlah mol zat gas dan entropi sistem (DS > 0) meningkat, maka pada suhu rendah, ketika DN > TDS, reaksi langsung spontan tidak dapat dilanjutkan (ДG > 0), tetapi pada suhu tinggi saat DN< TДS, прямая реакция может протекать самопроизвольно (ДG < 0).
Hubungan antara DG dan DG0 dinyatakan oleh persamaan isoterm van't Hoff, dimana untuk reaksi
bB + dD = lL + mM
Di bawah kondisi isokhorik-isotermal, energi bebas disebut energi Helmholtz atau potensial isokhorik-isotermal dan sama dengan Ini mencirikan arah dan batas aliran spontan reaksi kimia di bawah kondisi isokhorik-isotermal, yang dimungkinkan di bawah F< 0.
Potensi termodinamika, fungsi parameter keadaan sistem makroskopik (t-ry T, tekanan p, volume V, entropi S, jumlah mol komponen ni, potensial kimia komponen m, dll.), digunakan oleh Ch. arr. untuk menggambarkan kesetimbangan termodinamika. Setiap potensi termodinamika sesuai dengan satu set parameter keadaan, yang disebut. variabel alami.
Potensi termodinamika yang paling penting: energi internal U (variabel alami S, V, ni); entalpi H \u003d U - (- pV) (variabel alami S, p, ni); Energi Helmholtz (energi bebas Helmholtz, fungsi Helmholtz) F = U - TS (variabel alam V, T, ni); Energi Gibbs (energi Gibbs bebas, fungsi Gibbs) G=U - - TS - (- pV) (variabel natural p, T, ni); termodinamika besar potensial (variabel alami V, T, mi) Potensi termodinamika dapat diwakili oleh rumus umum
di mana Lk adalah parameter intensif yang tidak bergantung pada massa sistem (ini adalah T, p, mi), Xk adalah parameter ekstensif yang sebanding dengan massa sistem (V, S, ni). Indeks l = 0 untuk energi internal U, 1 untuk H dan F, 2 untuk G dan W. Potensi termodinamika adalah fungsi dari keadaan sistem termodinamika, yaitu. perubahannya dalam setiap proses transisi antara dua keadaan hanya ditentukan oleh keadaan awal dan akhir dan tidak bergantung pada jalur transisi. Diferensial total potensial termodinamika memiliki bentuk:
Ur-tion (2) disebut. Persamaan dasar Gibbs dalam energi. ekspresi. Semua potensi termodinamika memiliki dimensi energi.
Kondisi kesetimbangan termodinamika. sistem dirumuskan sebagai persamaan dengan nol dari total diferensial potensial termodinamika dengan konstanta dari variabel alami yang sesuai:
Entropi reaksi entalpi termodinamika
Termodinamika stabilitas sistem dinyatakan oleh pertidaksamaan:
Potensi termodinamika, diambil sebagai fungsi dari variabel alaminya, adalah fungsi karakteristik sistem. Ini berarti bahwa setiap termodinamika sv-in (kompresibilitas, kapasitas panas, dll.) m.b. dinyatakan oleh hubungan yang hanya mencakup potensial termodinamika yang diberikan, variabel alaminya, dan turunan dari potensi termodinamika dari urutan yang berbeda sehubungan dengan variabel alami. Secara khusus, dengan bantuan potensial termodinamika seseorang dapat memperoleh persamaan keadaan suatu sistem.
Turunan potensial termodinamika memiliki sifat penting. Turunan parsial pertama terhadap variabel ekstensif alami sama dengan variabel intensif, misalnya:
[umumnya: (9Yl/9Хi) = Li]. Sebaliknya, turunan terhadap variabel intensif alami sama dengan variabel ekstensif, misalnya:
[umumnya: (9Yl/9Li) = Xi]. Turunan parsial kedua sehubungan dengan variabel alami menentukan bulu. dan ter-mitch. sistem suci, misalnya:
Karena perbedaan potensial termodinamika lengkap, turunan parsial kedua lintas potensial termodinamika adalah sama, misalnya. untuk G(T, p, ni):
Relasi jenis ini disebut relasi Maxwell.
Potensi termodinamika juga dapat direpresentasikan sebagai fungsi variabel selain yang alami, misalnya. G (T, V, ni), namun, dalam hal ini, St. Islands potensial termodinamika sebagai karakteristik. fungsi akan hilang. Selain karakteristik potensi termodinamika. fungsinya adalah entropi S (variabel natural U, V, ni), fungsi Massier 1 = (variabel natural 1/Т, V, ni), fungsi Planck (variabel natural 1/Т, p/Т, ni ). Potensi termodinamika saling berhubungan dengan persamaan Gibbs-Helmholtz. Misalnya, untuk H dan G
Secara umum
Potensi termodinamika adalah fungsi homogen derajat pertama dari variabel ekstensif alaminya. Misalnya, dengan peningkatan entropi S atau jumlah mol ni, entalpi H juga meningkat secara proporsional Menurut teorema Euler, homogenitas potensial termodinamika mengarah pada hubungan jenis:
Dalam termodinamika statistik, analog dari energi Helmholtz dan termodinamika besar digunakan. potensial, to-Crym sesuai masing-masing kanonik. dan makrokanonik. distribusi Gibbs. Hal ini memungkinkan untuk menghitung potensi termodinamika untuk sistem model (gas ideal, solusi sempurna) menurut konstanta molekul in-va, yang mencirikan konfigurasi inti kesetimbangan (jarak antar inti, sudut ikatan dan torsi, frekuensi getaran, dll.), to-rye m. b. diperoleh dari spektroskopi dan data lainnya. Dimungkinkan untuk menghitung potensial termodinamika melalui jumlah atas keadaan Z (integral atas keadaan). Pendekatan semacam itu memungkinkan untuk membangun hubungan antara potensial termodinamika dan molekul zat konstan. Menghitung jumlah (integral) Z untuk sistem nyata adalah tugas yang sangat sulit, biasanya perhitungan statistik digunakan untuk menentukan potensial termodinamika gas ideal.
Entalpi vs Entropi
Rasa ingin tahu merupakan salah satu aspek dalam diri seseorang yang membantunya menemukan berbagai fenomena di dunia. Satu orang melihat ke langit dan bertanya-tanya bagaimana hujan terbentuk. Satu orang melihat ke tanah dan bertanya-tanya bagaimana tanaman bisa tumbuh. Ini adalah fenomena sehari-hari yang kita temui dalam hidup kita, tetapi orang-orang yang tidak cukup ingin tahu tidak pernah mencoba menemukan jawaban mengapa fenomena seperti itu ada. Ahli biologi, ahli kimia, dan fisikawan hanyalah beberapa orang yang mencoba menemukan jawaban. Kita dunia modern hari ini terintegrasi dengan hukum sains seperti termodinamika. "Termodinamika" adalah cabang ilmu alam yang mempelajari gerakan internal sistem tubuh. Ini adalah studi tentang hubungan panas dengan berbagai bentuk energi dan usaha. Aplikasi termodinamika muncul dalam aliran listrik dan dari sekadar memutar dan memutar sekrup dan mesin sederhana lainnya. Selama panas dan gesekan terlibat, ada termodinamika. Dua prinsip termodinamika yang paling umum adalah entalpi dan entropi. Pada artikel ini, Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang perbedaan antara entalpi dan entropi.
Dalam sistem termodinamika, ukuran energi totalnya disebut entalpi. Untuk membuat sistem termodinamika, diperlukan energi internal. Energi ini berfungsi sebagai pendorong atau pemicu terciptanya sistem. Satuan entalpi adalah joule ( sistem internasional unit) dan kalori (unit termal Inggris). "Enthalpy" adalah kata Yunani "enthalpos" (untuk memasukkan panas). Heike Kamerlingh Onnes adalah orang yang menciptakan kata tersebut, sedangkan Alfred W. Porter adalah orang yang menciptakan simbol "H" untuk "entalpi". Dalam pengukuran biologi, kimia, dan fisika, entalpi adalah ekspresi yang paling disukai untuk perubahan energi sistem karena memiliki kemampuan untuk menyederhanakan definisi spesifik dari transfer energi. Tidak mungkin mencapai nilai entalpi total karena entalpi total sistem tidak dapat diukur secara langsung. Hanya perubahan entalpi yang merupakan ukuran kuantitas yang disukai, bukan nilai entalpi mutlak. Pada reaksi endoterm terjadi perubahan entalpi positif, dan pada reaksi eksoterm terjadi perubahan entalpi negatif. Sederhananya, entalpi suatu sistem setara dengan jumlah kerja non-mekanik dan panas yang diberikan. Pada tekanan konstan, entalpi ekivalen dengan perubahan energi internal sistem dan kerja yang diberikan sistem pada lingkungannya. Dengan kata lain, panas dapat diserap atau dilepaskan oleh reaksi kimia tertentu dalam kondisi seperti itu.
"Entropi" adalah hukum kedua termodinamika. Ini adalah salah satu hukum paling mendasar dalam fisika. Ini penting untuk memahami kehidupan dan kognisi. Ini dianggap sebagai Hukum Kekacauan. Di pertengahan abad yang lalu, "entropi" telah dirumuskan dengan usaha yang ekstensif oleh Clausius dan Thomson. Clausius dan Thomson terinspirasi oleh pengamatan Carnot tentang aliran yang memutar roda penggilingan. Carnot menyatakan bahwa termodinamika adalah aliran panas dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah yang membuat mesin uap bekerja. Clausius adalah orang yang menciptakan istilah "entropi". Simbol untuk entropi adalah "S", yang menyatakan bahwa dunia dianggap aktif secara inheren ketika bertindak secara spontan untuk menghilangkan atau meminimalkan kehadiran gaya termodinamika.
"Entalpi" adalah transfer energi dan "entropi" adalah Hukum Ketidakteraturan.
Entalpi mengambil simbol "H" dan entropi mengambil simbol "S".
Heike Kamerlingh Onnes menciptakan istilah "entalpi" dan Clausius menciptakan istilah "entropi".
Siapa yang tahu apa itu entropi dan entalpi. dan dapatkan jawaban terbaik
Jawaban dari Vika[aktif]
Entalpi dan entropi
Perubahan energi bebas (ΔG) dari reaksi kimia tergantung pada sejumlah faktor, termasuk suhu dan konsentrasi reaktan.
A. Panas Reaksi dan Kalorimetri
Semua reaksi kimia disertai dengan pelepasan atau penyerapan panas. Reaksi jenis pertama disebut eksoterm, reaksi jenis kedua disebut endoterm. Ukuran panas reaksi adalah perubahan entalpi H, yang sesuai dengan perpindahan panas pada tekanan konstan. Dalam kasus reaksi eksoterm, sistem kehilangan panas dan H bernilai negatif. Dalam kasus reaksi endoterm, sistem menyerap panas dan adalah nilai positif.
Untuk banyak reaksi kimia, G dan memiliki nilai yang sama. Keadaan ini memungkinkan kita untuk menentukan nilai energi produk makanan. Pada organisme hidup, makanan biasanya dioksidasi oleh oksigen menjadi CO2 dan H2O. Kerja kimia maksimum yang dapat dilakukan nutrisi dalam tubuh, yaitu, G dari reaksi oksidasi komponen makanan, ditentukan dengan membakar sampel zat yang sesuai yang diambil dalam kalorimeter dalam atmosfer oksigen. Panas yang dilepaskan menaikkan suhu air dalam kalorimeter. Panas reaksi (entalpi pembakaran) dihitung dari perbedaan suhu.
B. Entalpi dan entropi
< 0) несмотря на то, что являются эндотермическими (ΔΗ >
Semakin tinggi entropi sistem, semakin besar derajat ketidakteraturan (disorder) sistem tersebut. Jadi, jika proses berjalan ke arah peningkatan ketidakteraturan sistem (dan pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa ini adalah proses yang paling mungkin), S adalah nilai positif. Untuk meningkatkan derajat keteraturan dalam sistem (ΔS >
G = H - T S
Mari kita jelaskan ketergantungan ketiga besaran ini pada dua contoh.
Ledakan campuran eksplosif (1) adalah interaksi dua gas - oksigen dan hidrogen - dengan pembentukan air. Seperti banyak reaksi redoks. itu adalah proses yang sangat eksotermik (yaitu H<< 0). В то же время в результате реакции возрастает степень упорядоченности системы. Газ с его хаотически мигрирующими молекулами перешел в более упорядоченное состояние -- жидкую фазу, при этом число молекул в системе уменьшилось на 1/3. В результате увеличения степени упорядоченности (ΔS < 0) член уравнения -T · ΔS - величина положительная, однако это с избытком компенсируется ростом энтальпии: в итоге происходит высоко экзергоническая реакция (ΔG <<0).
Ketika natrium klorida (2) dilarutkan dalam air, adalah nilai positif, suhu di bejana dengan larutan, yaitu, dalam volume larutan, berkurang. Namun demikian, proses berlangsung secara spontan, karena tingkat keteraturan dalam sistem menurun. Pada keadaan awal, ion Na+ dan Cl- menempati posisi tetap dalam kisi kristal. Dalam larutan, mereka bergerak secara independen satu sama lain dalam arah yang sewenang-wenang. Orde menurun (ΔS > 0) berarti suku -T · S bertanda minus. Ini mengkompensasi dan, secara umum, G adalah nilai negatif. Proses seperti itu biasanya disebut entropi.
Jawaban dari 2 jawaban[guru]
Halo! Berikut adalah pilihan topik dengan jawaban atas pertanyaan Anda: Siapa yang Tahu apa itu entropi dan entalpi.
Jawaban dari =CaT=[guru]
Entropi (dari bahasa Yunani - rotasi, transformasi) adalah konsep yang pertama kali diperkenalkan dalam termodinamika untuk menentukan ukuran disipasi energi yang tidak dapat diubah. Istilah ini banyak digunakan di bidang pengetahuan lain: dalam fisika statistik sebagai ukuran probabilitas penerapan keadaan makroskopik apa pun; dalam teori informasi sebagai ukuran ketidakpastian dari setiap pengalaman (tes), yang mungkin memiliki hasil yang berbeda, dalam ilmu sejarah, untuk penjelasan fenomena sejarah alternatif (invarian dan variabilitas proses sejarah).
href="">
Entalpi sistem (dari bahasa Yunani enthalpo I panas), fungsi bernilai tunggal H dari keadaan sistem termodinamika dengan parameter entropi independen S dan tekanan P, terkait dengan energi internal U oleh hubungan
H=U+PV
di mana V adalah volume sistem.
Jawaban dari Yovetlana Pustotina[guru]
entropi adalah fungsi dari keadaan sistem termodinamika, perubahan di mana dalam proses kesetimbangan sama dengan rasio jumlah tubuh yang disuplai ke sistem atau dipindahkan darinya ke suhu termodinamika sistem, proses non-kesetimbangan dalam sistem yang terisolasi disertai dengan peningkatan entropi, mereka membawa sistem lebih dekat ke keadaan setimbang di mana entropi maksimum. ini adalah inti dari hukum kedua termodinamika, kedua hukum termodinamika direfleksikan oleh fisikawan Jerman Rudolf Clausius - energi dunia tetap konstan, entropi cenderung ke nilai maksimumnya. Entalpi adalah fungsi bernilai tunggal dari keadaan sistem termodinamika dengan parameter independen entropi dan tekanan, dikaitkan dengan energi internal, nilai ini disebut kandungan panas sistem. Pada tekanan konstan, perubahan entalpi sama dengan jumlah panas yang disuplai ke sistem; dalam keadaan kesetimbangan termodinamika, entalpi sistem minimal.
Jawaban dari Terminator-5[guru]
Betapa pintar dan sulitnya mereka semua menjawab! Kenapa ribet, bisa dibilang sederhana. Entalpi adalah keadaan seseorang selama aliran uang masuk dan keluar. Dan entropi adalah tingkat ketidakmampuan untuk kembali ke keadaan ketika uang itu masih ada. Semakin sedikit uang yang tersisa sebelum hari gajian. , semakin tinggi, semakin besar entropi!
Jawaban dari Hanya Banyak[anak baru]
Entalpi dan entropi
Perubahan energi bebas (ΔG) dari reaksi kimia tergantung pada sejumlah faktor, termasuk suhu dan konsentrasi reaktan (lihat hal. 24). Bagian ini membahas dua parameter lagi yang terkait dengan perubahan struktural dan energi dalam molekul.
B. Entalpi dan entropi
Panas reaksi dan perubahan energi bebas G tidak selalu sebanding. Faktanya, reaksi spontan diketahui (ΔG< 0) несмотря на то, что являются эндотермическими (ΔΗ >0). Hal ini karena reaksi dipengaruhi oleh perubahan derajat orde dalam sistem. Perubahan entropi S berfungsi sebagai ukuran perubahan urutan sistem.
Semakin tinggi entropi sistem, semakin besar derajat ketidakteraturan (disorder) sistem tersebut. Jadi, jika proses berjalan ke arah peningkatan ketidakteraturan sistem (dan pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa ini adalah proses yang paling mungkin), S adalah nilai positif. Untuk meningkatkan derajat keteraturan dalam sistem (ΔS > 0), diperlukan energi yang dikeluarkan. Kedua ketentuan ini mengikuti hukum dasar alam - hukum kedua termodinamika. Secara kuantitatif, ketergantungan antara perubahan entalpi, entropi dan energi bebas dijelaskan oleh persamaan Gibbs-Helmholtz:
G = H - T S
Jawaban dari 2 jawaban[guru]
Halo! Berikut adalah utas lain dengan pertanyaan serupa.
Energi dalam (U) suatu zat terdiri dari energi kinetik dan energi potensial semua partikel zat, kecuali energi kinetik dan potensial zat secara keseluruhan. Energi internal tergantung pada sifat zat, massa, tekanan, suhu. Dalam reaksi kimia, perbedaan nilai energi internal zat sebelum dan sesudah reaksi menghasilkan efek termal dari reaksi kimia. Perbedaan dibuat antara efek termal dari reaksi kimia yang dilakukan pada volume konstan Q v (efek termal isokhorik) dan efek termal dari reaksi pada tekanan konstan Q p (efek termal isobarik).
Efek termal pada tekanan konstan, diambil dengan tanda yang berlawanan, disebut perubahan entalpi reaksi (ΔH = -Q p).
Entalpi berhubungan dengan energi dalam H = U + pv, di mana p adalah tekanan dan v adalah volume.
Entropi (S) adalah ukuran ketidakteraturan dalam sistem. Entropi gas lebih besar dari entropi cairan tubuh yang kokoh. Entropi adalah logaritma dari probabilitas keberadaan sistem (Boltzmann 1896): S = R ln W, di mana R adalah konstanta gas universal, dan W adalah probabilitas keberadaan sistem (jumlah keadaan mikro dimana keadaan makro tertentu dapat direalisasikan). Entropi diukur dalam J/molּK dan unit entropi (1e.u. =1J/molּK).
Potensial Gibbs (G) atau potensial isobarik-isotermal. Fungsi keadaan sistem ini disebut penggerak reaksi kimia. Potensi Gibbs berhubungan dengan entalpi dan entropi dengan hubungan:
G = H – T S, di mana T adalah suhu dalam K.
6.4 Hukum termokimia. perhitungan termokimia.
hukum Hess(Jerman Ivanovich Hess 1840): efek termal dari reaksi kimia tidak tergantung pada jalur di mana proses berlangsung, tetapi tergantung pada keadaan awal dan akhir sistem.
Hukum Lavoisier-Laplace: efek termal dari reaksi maju sama dengan efek termal dari reaksi balik dengan tanda yang berlawanan.
Hukum Hess dan konsekuensinya digunakan untuk menghitung perubahan entalpi, entropi, potensial Gibbs selama reaksi kimia:
H = H 0 298 (lanjutan) - H 0 298 (asli)
S = S 0 298 (lanjutan) - S 0 298 (asli)
G = G 0 298 (lanjutan) - G 0 298 (asli)
Rumusan konsekuensi hukum Hess untuk menghitung perubahan entalpi reaksi: perubahan entalpi reaksi sama dengan jumlah entalpi pembentukan produk reaksi dikurangi jumlah entalpi pembentukan dari zat awal, dengan mempertimbangkan stoikiometri.
H 0 298 - entalpi pembentukan standar (jumlah panas yang dilepaskan atau diserap selama pembentukan 1 mol zat dari zat sederhana dalam kondisi standar). Kondisi standar: tekanan 101,3 kPa dan suhu 25 0 C.
Prinsip Berthelot-Thomsen: semua reaksi kimia spontan terjadi dengan penurunan entalpi. Prinsip ini berlaku untuk suhu rendah. Pada suhu tinggi, reaksi dapat berlangsung dengan kenaikan entalpi.
Kriteria yang lebih umum untuk kemungkinan suatu proses adalah potensial Gibbs: G< 0 - процесс возможен, ∆G >0 - proses tidak mungkin, G = 0, sistem dalam kesetimbangan (proses langsung dan terbalik dimungkinkan).
Entalpi, juga fungsi termal dan kandungan panas, adalah potensial termodinamika yang mencirikan keadaan sistem dalam kesetimbangan termodinamika ketika tekanan, entropi, dan jumlah partikel dipilih sebagai variabel bebas.
Sederhananya, entalpi adalah energi yang tersedia untuk diubah menjadi panas pada suhu dan tekanan tertentu.
Definisi besaran ini adalah identitasnya: H=U+PV
Satuan entalpi adalah J/mol.
Dalam kimia, yang paling umum proses isobarik (P= const), dan efek termal dalam hal ini disebut perubahan entalpi sistem atau entalpi proses :
Dalam sistem termodinamika, kalor yang dilepaskan dari suatu proses kimia dianggap negatif (proses eksotermik, H < 0), а поглощение системой теплоты соответствует эндотермическому процессу, ΔH > 0.
Entropi
dan untuk spontan
Ketergantungan perubahan entropi pada suhu dinyatakan oleh hukum Kirchhoff:
Untuk sistem yang terisolasi, perubahan entropi adalah kriteria untuk kemungkinan proses spontan. Jika , maka prosesnya mungkin; jika, maka prosesnya tidak mungkin ke arah depan; jika, maka sistem dalam keadaan setimbang.
Potensi termodinamika. Energi bebas Gibbs dan Helmholtz.
Untuk mengkarakterisasi proses yang terjadi dalam sistem tertutup, kami memperkenalkan fungsi keadaan termodinamika baru: potensial isobarik-isotermal (energi bebas Gibbs G) dan potensial isokhorik-isotermal (energi bebas Helmholtz F).
Untuk sistem tertutup di mana proses kesetimbangan dilakukan pada suhu dan volume konstan, kami menyatakan pekerjaan proses ini. Yang kami nyatakan dengan A max (karena pekerjaan proses yang dilakukan dalam kesetimbangan adalah maksimum):
A maks =T∆S-∆U
Kami memperkenalkan fungsi F=U-TS-isokhorik-isotermal potensial, yang menentukan arah dan batas aliran spontan proses dalam sistem tertutup di bawah kondisi isokhorik-isotermal dan memperoleh:
Perubahan energi Helmholtz hanya ditentukan oleh keadaan awal dan akhir sistem dan tidak bergantung pada sifat proses, karena ditentukan oleh dua fungsi keadaan: U dan S. Ingat bahwa jumlah kerja yang diterima atau yang dikeluarkan mungkin bergantung pada metode pelaksanaan proses selama transisi sistem dari keadaan awal ke keadaan akhir, tetapi tidak mengubah fungsinya.
Sistem tertutup dalam kondisi isobarik-isotermal dicirikan oleh potensial isobarik-isotermal G:
Energi diferensial Gibbs untuk sistem dengan jumlah partikel konstan, dinyatakan dalam variabel eigen - melalui tekanan p dan suhu T:
Untuk sistem dengan jumlah partikel yang bervariasi, diferensial ini ditulis sebagai berikut:
Di sini, adalah potensial kimia, yang dapat didefinisikan sebagai energi yang harus dikeluarkan untuk menambahkan satu partikel lagi ke sistem.
Analisis persamaan G=∆H-T∆S memungkinkan Anda untuk menentukan faktor mana yang membentuk energi Gibbs yang bertanggung jawab atas arah reaksi kimia, entalpi (ΔH) atau entropi (ΔS · T).
Jika H< 0 и ΔS >0, maka selalu G< 0 и реакция возможна при любой температуре.
Jika H > 0 dan S< 0, то всегда ΔG >0, dan reaksi dengan penyerapan panas dan penurunan entropi tidak mungkin terjadi dalam kondisi apa pun.
Dalam kasus lain (ΔH< 0, ΔS < 0 и ΔH >0, S > 0), tanda G bergantung pada hubungan antara H dan TΔS. Reaksi dimungkinkan jika disertai dengan penurunan potensial isobarik; pada suhu kamar, ketika nilai T kecil, nilai TΔS juga kecil, dan biasanya perubahan entalpi lebih besar dari TΔS. Oleh karena itu, sebagian besar reaksi yang terjadi pada suhu kamar adalah eksotermik. Semakin tinggi suhu, semakin besar TΔS, dan bahkan reaksi endotermik menjadi layak.
Di bawah energi pembentukan Gibbs standar G°, kita memahami perubahan energi Gibbs selama reaksi pembentukan 1 mol zat dalam keadaan standar. Definisi ini menyiratkan bahwa energi pembentukan Gibbs standar dari zat sederhana yang stabil dalam kondisi standar adalah nol.
Perubahan energi Gibbs tidak tergantung pada jalur proses, oleh karena itu, dimungkinkan untuk memperoleh nilai energi pembentukan Gibbs yang berbeda yang tidak diketahui dari persamaan di mana, di satu sisi, jumlah energi produk reaksi ditulis, dan di sisi lain, jumlah energi zat awal.
Saat menggunakan nilai energi Gibbs standar, kondisi G°< 0, а критерием принципиальной невозможности - условие ΔG° >0. Pada saat yang sama, jika energi Gibbs standar sama dengan nol, ini tidak berarti bahwa pada kondisi nyata (berbeda dari kondisi standar) sistem akan berada dalam kesetimbangan.
Kondisi untuk proses spontan dalam sistem tertutup:
