Bereken de verandering in entropie van reactiewarmte

De term "entropie" verwijst naar wanorde of chaos in een systeem. Hoe groter de entropie, hoe groter de aandoening. Entropie bestaat in de natuurkunde en scheikunde, maar kan ook worden gezegd te bestaan ​​in menselijke organisaties of situaties. Over het algemeen neigen systemen naar grotere entropie; in feite kan volgens de tweede wet van de thermodynamica de entropie van een geïsoleerd systeem nooit spontaan afnemen. Dit voorbeeldprobleem laat zien hoe de verandering in entropie van de omgeving van een systeem na een chemische reactie bij constante temperatuur en druk kan worden berekend.

Welke verandering in entropie betekent

Merk eerst op dat je nooit entropie berekent, S, maar eerder verandering in entropie, ΔS. Dit is een maat voor de stoornis of willekeur in een systeem. Wanneer AS positief is, betekent dit dat de omgeving de entropie verhoogde. De reactie was exotherm of exergonisch (ervan uitgaande dat energie in andere vormen dan warmte kan worden afgegeven). Wanneer warmte vrijkomt, verhoogt de energie de beweging van atomen en moleculen, wat leidt tot verhoogde wanorde.

Wanneer AS negatief is, betekent dit dat de entropie van de omgeving is verminderd of dat de omgeving orde heeft verworven. Een negatieve verandering in entropie trekt warmte (endotherm) of energie (endergonisch) uit de omgeving, wat de willekeur of chaos vermindert.

Een belangrijk punt om in gedachten te houden is dat de waarden voor AS voor zijn de omgeving! Het is een kwestie van gezichtspunt. Als u vloeibaar water in waterdamp verandert, neemt de entropie voor het water toe, hoewel dit voor de omgeving afneemt. Het is nog verwarrender als je een verbrandingsreactie overweegt. Enerzijds lijkt het erop dat het verbranden van een brandstof in zijn componenten de wanorde zou vergroten, maar de reactie omvat ook zuurstof, dat andere moleculen vormt.

Entropie voorbeeld

Bereken de entropie van de omgeving voor de volgende twee reacties.
a.) C₂H₈(g) + 50₂(g) → 3 CO₂(g) + 4H₂O (g)
Ah = -2045 kJ
b.) H₂O (l) → H₂O (g)
ΔH = +44 kJ
Oplossing
De verandering in entropie van de omgeving na een chemische reactie bij constante druk en temperatuur kan worden uitgedrukt door de formule
AS_surr = -ΔH / T
waar
AS_surr is de verandering in entropie van de omgeving
-Ah is reactiewarmte
T = absolute temperatuur in Kelvin
Reactie a
AS_surr = -ΔH / T
AS_surr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Vergeet niet om ° C om te rekenen naar K **
AS_surr = 2045 kJ / 298 K
AS_surr = 6,86 kJ / K of 6860 J / K
Let op de toename van de omringende entropie omdat de reactie exotherm was. Een exotherme reactie wordt aangegeven door een positieve AS-waarde. Dit betekent dat warmte is afgegeven aan de omgeving of dat de omgeving energie heeft gewonnen. Deze reactie is een voorbeeld van een verbrandingsreactie. Als u dit reactietype herkent, moet u altijd een exotherme reactie en een positieve verandering in entropie verwachten.
Reactie b
AS_surr = -ΔH / T
AS_surr = - (+ 44 kJ) / 298 K
AS_surr = -0,15 kJ / K of -150 J / K
Deze reactie had energie uit de omgeving nodig om verder te gaan en verminderde de entropie van de omgeving. Een negatieve AS-waarde geeft aan dat er een endotherme reactie is opgetreden, die warmte uit de omgeving heeft geabsorbeerd.
Antwoord:
De verandering in entropie van de omgeving van reactie 1 en 2 was respectievelijk 6860 J / K en -150 J / K.