열역학의 제 2 법칙은 엔트로피의 물리적 특성을 다룹니다. 엔트로피 변화는 자발적이거나 비 완료 인 반응을 설명합니다. 반응의 엔트로피 변화가 0 이상인 경우 반응은 자발적이라고합니다. 엔트로피 변화가 음성이라면 반응은 자발적이지 않다고합니다. 나중에, 어떤 경우에는 반응이 자발적이지만 엔트로피의 변화는 음성이라는 것이 밝혀졌다. 시스템의 엔트로피의 변화는 음성 이었지만, 전체 엔트로피 변화 ΔS =ΔSsurroundings + ΔSsystem은 주변 환경의 ΔS 값의 큰 변화로 인해 양수임을 발견했습니다. 이러한 혼란을 방지하기 위해 새롭고 관련된 용어가 도입되었습니다. 깁스 자유 에너지는 이제 반응의 자발성을 결정하는 데 사용됩니다. Gibbs Free Energy는 화학 반응 또는 화학적 형질 전환을 수행하는 데 사용할 수있는 자유로운 에너지입니다. 또한 폐쇄 시스템에서 수행 할 수있는 최대 작업입니다.
깁스 자유 에너지의 공식에 대한 공식은 다음과 같습니다. ΔG =ΔH - TΔS
자발적 반응
깁스 자유 에너지의 변화가 음수라면 반응은 자발적이라고합니다. 즉, 반응은 시작 부스트 또는 외부 에너지 원이 필요하지 않습니다. 공식에 근거하여, ΔG가 음성이라면 TΔS가 양수이어야한다고 말하면서 ΔS가 양수임을 의미한다고 말했다. 예를 들어, 철의 녹슬 으면 자발적입니다. 철분이 물과 산소와 접촉하는 순간은 부식하기 시작합니다.
비 픽 반응
변화 자유 에너지가 긍정적이라면 반응은 자발적이지 않다고합니다. 이는 반응이 외부 점화 또는 외부 에너지가 진행되기를 필요로한다는 것을 의미합니다. 깁스 자유 에너지의 공식으로부터 ΔG가 양수이면 TΔS가 음성이어야하며, 이는 ΔS가 음성이라는 것을 의미합니다. 예를 들어, 끓는 물은 외부 에너지 공급원이 필요하기 때문에 자발적이지 않습니다.
Exergonic 및 endergonic 반응
엑소 닉 반응은 반응물이 제품보다 더 많은 에너지를 갖는 반응으로, 반응 과정에서 에너지가 주변 환경으로 방출됩니다. 일반적으로 자발적인 반응은 본질적으로 외계인입니다. 진행에 에너지가 필요하고 생성물의 에너지가 반응물의 에너지보다 더 많은 반응을 엔도 닉 반응으로 알려져 있습니다. 이러한 반응에서 주변 환경의 에너지가 흡수됩니다. 일반적으로 비전문적 반응은 본질적으로 엔도 론적입니다.
자발적 및 비 자발적 반응의 예
- 카본 산은 일부 음료에 존재합니다. 다음 반응으로 물과 이산화탄소로 분해됩니다.
H2CO3 (aq) ⇌co2 (g)+h2o (l)
물과 이산화탄소로의 탄산 분해는 외부 에너지가 제공되지 않기 때문에 음료에서와 같이 자발적인 반응입니다. 실제로, 탄산 자체는 그 자체로 분해됩니다. 반응의 반대는 외부 에너지가 물과 이산화탄소를 탄산산으로 되돌려 놓기 위해 외부 에너지가 필요하기 때문에 비 픽입니다.
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탄산 칼슘의 분해 :
CACO3 → CAO + CO2
탄산 칼슘 가열은 산화 칼슘 ( "퀵 라임")과 이산화탄소를 생성합니다. 이 반응으로부터,이 반응의 ΔG 값은이 반응에 에너지가 공급되기 때문에 양성인 것으로 밝혀졌다. 따라서 반응은 비 esfonti성입니다.
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얼음의 용융 :
H2O (S) → H2O (L)
이 반응은 자발적이지 않은 것처럼 보이고 그것에 대한 ΔG 값은 0이지만,이 반응의 엔트로피는 양수 값입니다. 따라서 반응이 불과한 것으로 보이지만 실제로는 자발적입니다.
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물에 염의 용해 :
NaCl 및 KCl과 같은 염의 용해는 외생 적 과정입니다. 이 과정은 과정에서 에너지를 방출합니다. 또한,이 반응의 ΔG 값은 음성이므로 반응은 자발적입니다.
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물에 모래 용해 :
모래는 물에 불용성이며 물에 분리하려면 많은 열 에너지가 필요합니다. 따라서,이 반응의 ΔG 값은 양수이다. 이는 반응이 비 초정간임을 의미합니다.
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촛불의 연소 :
촛불의 타는 것은 자발적이지 않은 것처럼 보이지만 자연스럽게 자발적입니다. 촛불이 점화되면 프로세스를 진행하는 데 필요한 외부 소스없이 계속 화상을 입기 때문입니다.
결론
반응이 자발적이 되려면 깁스 자유 에너지의 변화가 크기가 부정적인 조건을 충족해야합니다. 또한, 반응의 자발성은 반응의 속도와 관련이 없다. 반응의 동역학은 자발성과 무관합니다. 더욱
