화학의 자발적인 과정은 외부 에너지가 없으면 발생하는 과정입니다. 자발성은 동역학 또는 응답 속도와 관련이 없기 때문에 자발적인 프로세스가 신속하게 또는 느리게 발생할 수 있습니다. 다이아몬드 형태로 탄소를 흑연으로 변형시키는 것은 유명한 예이며, 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
c (s) (다이아몬드) → c (s) (흑연)
이 과정은 너무 오래 걸려서 인간의 시간에 감지 할 수 없으므로“다이아몬드는 영원합니다.”라는 문구가 있습니다.
.자발성이란 무엇입니까?
분리 된 시스템의 총 에너지는 열역학의 첫 번째 법칙에 따라 일정하게 유지됩니다. 이 규칙은 또한 열 흐름의 방향을 제한하지 않고 시스템의 작업과 열 사이의 연결을 설명합니다.
모든 자연 발생 프로세스는 일반적으로 한 가지 방법으로 진행됩니다. 이 맥락에서“자발성”이라는 용어는 정확히 무엇을 의미합니까? 자발적인 변화의 방향에 영향을 미치는 많은 요소는 무엇입니까? 우리가 무엇을 찾을 수 있는지 봅시다!
자발성은 반전 될 수없는 것입니다. 그러나 일부 외부 에이전트를 사용하면 프로세스를 반전 할 수 있습니다. 모든 시스템에서 예측 불가능 성의 양은 엔트로피로 측정됩니다.
자발성 예측
일반적으로, 총 엔트로피 변화는 모든 활동의 자발성을 설명하는 데 가장 중요한 메트릭입니다. 대부분의 화학 반응이 폐쇄되거나 열린 시스템이기 때문에 엔탈피와 엔트로피의 변화가 있다고 주장 할 수 있습니다.
엔트로피 변화만으로는 엔탈피가 분자 운동에 영향을 미치기 때문에 임의성을 향상 시키거나 낮추기 때문에 엔트로피 변화 만 그러한 과정의 자발성에 대해 책임을 질 수 없다고 주장된다. 결과적으로, 우리는 깁스 에너지 변화를 활용하여 프로세스의 자발성을 설명합니다.
깁스 방정식
상태 함수는 Gibbs Energy입니다. 그것은 큰 땅입니다. 다음은 일정한 온도에서 Gibbs 에너지 변화에 대한 일반 방정식입니다.
Δgsys =ΔHsys-tΔssys
Δgsys =gibbs 시스템의 에너지 변화
Δhsys =시스템의 엔탈피 변화
Δssys =시스템의 엔트로피 변경
t =시스템 온도
자발성의 경우, 총 엔트로피 변경, ΔStotal은 항상 0보다 큽니다.
ΔStotal =ΔSsys + ΔSsurr
ΔStotal =프로세스의 총 엔트로피 변경
Δssys =시스템의 엔트로피 변경
Δssurr =주변의 엔트로피 변경
자발성 방정식
예상치 못한 것은 우리가 예측할 수있는 것입니다. 반응 화학의 전체 엔트로피의 변화. 프로세스의 자발성은 그와 같은 특징입니다. 이 범주는 거의 모든 종류의 화학 반응을 포함합니다.
과학자들은 또한 화학 반응의 상승 또는 감소에 대한 엔탈피의 변화가 예측할 수 없다고 가정했다. 분자 운동도 영향을받습니다. 엔트로피 변화는 우연의 결과로만 생각할 수 있기 때문에 불가능합니다. 참여를 기다리는 수많은 추가 프로세스가 있습니다.
Gibb의 에너지를 연구함으로써 학생들은 자발적인 화학 및 방정식에 대한 철저한 이해를 얻을 수 있습니다.
자발성 과정은 무엇입니까?
시스템과 주변의 온도 차이는 열 평형 상태에있을 때 항상 0입니다.
dt =0
엔탈피의 변화는 비난입니다. 환경은 시스템이 잃어버린 것과 같은 양의 엔탈피를 얻습니다. 결과적으로 과학자들은 시스템과 환경의 엔트로피의 변화를 나타내는 방정식을 제안했습니다.
Δssurr =Δhsurr/t =-Δhsys/t
Δstotal =Δssys+(-Δhsys/t)
ΔHsurr =주변의 엔탈피 변화
Δhsys =시스템의 엔탈피 변경
Δstotal> 0
엔트로피 변경은 자발성 프로세스 일 때 항상 0보다 큽니다. 따라서 결론을 내립니다.
tΔssys-Δhsys> 0
Δhsys – tΔssys <0
gibb의 방정식과 함께‘ΔGSYS <0’.
이라고합니다.자발성의 유형
개시자가 필요하지 않고 발생하는 프로세스
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물에 설탕을 녹일 때 해결책을 얻을 수 있습니다.
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증발은 물 몸체에서 물을 증발시키는 과정입니다.
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산화 질소와 산소가 상호 작용할 때 이산화 질소가 생성됩니다.
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수소와 요오드 사이의 반응은 요오드화 수소를 생성합니다.
스스로 발생하지만 시작 해야하는 프로세스
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점화는 왁스 연소 양초를 발화하는 과정을 시작합니다.
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열로 인해 탄산 칼슘이 가열되어 산화 칼슘과 이산화탄소를 방출합니다.
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수소와 산소 사이의 상호 작용은 전기 스파크로 시작되었습니다. 2H2+O2 =2H2O -
이산화탄소와 물을 생성하는 메탄과 산소 사이의 상호 작용은 점화에 의해 시작됩니다.
결론
자발적인 화학 반응에서 시스템의 Gibbs 에너지의 에너지 변화가 0보다 작은 것으로 보이면 자발적인 과정이 아니라는 것을 알고 있습니다. 관계가 자발적인 반응에도 적용된다는 것이 추론 될 수 있습니다. 시스템 엔탈피는 발열 반응 일 때 부정적입니다. 결과적으로, 모든 발열 반응은 자발적이다. Gibbs의 자유 에너지는 흡열 과정에서 부정적입니다. 온도가 상승 할 때 또는 엔트로피 변화가 매우 큰 경우와 같은 특정 상황에서만 발생합니다.
