سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
تعیین جهت پیشرفت واکنش های شیمیایی و مشخص کردن جهتی که واکنش به صورت خود به خودی انجام می شود، یکی دیگر از مباحث فصل ترمودینامیک شیمیایی می باشد. در اینجا به کمیت ها و عوامل موثر در پیشرفت واکنش پرداخته و حالت های مختلف پیشرفت واکنش ها را بررسی می کنیم.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

عوامل موثر در انجام خود به خودی فرایندها

چکیده: تعیین جهت پیشرفت واکنش های شیمیایی و مشخص کردن جهتی که واکنش به صورت خود به خودی انجام می شود، یکی دیگر از مباحث فصل ترمودینامیک شیمیایی می باشد. در اینجا به کمیت ها و عوامل موثر در پیشرفت واکنش پرداخته و حالت های مختلف پیشرفت واکنش ها را بررسی می کنیم.


شرح درس:
یک فرایند زمانی به صورت خود به خودی انجام می شود که در دمای مورد نظر، بدون دخالت عوامل خارجی به پیشرفت خود ادامه دهد. به عنوان مثال استفاده از جریان برق یک عامل خارجی محسوب می شود و به همین دلیل فرایند برقکافت غیر خود به خودی است. اما اگر مقداری یخ را در هوای آزاد قرار دهید بعد از مدتی شروع به ذوب شدن می کند و این اتفاق خود به خود روی می دهد.
دو عامل مهم که برای تعیین جهت خود به خودی واکنش ها استفاده می شوند عبارتند از:
 - کاهش آنتالپی
 - افزایش آنتروپی

به طور کلی هر تغییر شیمیایی یا فیزیکی به طور طبیعی در جهتی پیشرفت می کند که به سطح انرژی پایین تر ( ∆H  کوچک تر) و آنتروپی بالاتر ( ∆S بزرگ تر) برسد.
انگیزه کاهش آنتالپی برای پیشرفت واکنش از اینجا نشات می گیرد که آنتالپی یک سامانه با پایداری آن رابطه عکس دارد و هرچه آنتالپی یک سامانه کمتر باشد پایداری آن بیشتر است به همین دلیل مثبت بودن ∆H (افزایش آنتالپی) یک عامل نامساعد برای پیشرفت خود به خودی واکنش ها محسوب می شود.
اغلب واکنش ها ی گرماده خو د به خودی هستند اما این شرط کافی برای انجام خود به خودی یک فرایند نیست. اما به طور قطع می توان گفت اگر گرمای مبادله شده(q) در سمت راست واکنش باشد، واکنش گرماده بوده و با کاهش آنتالپی همراه است اما اگر q در سمت چپ واکنش قرار داشت، واکنش گرماگیر بوده و افزایش آنتالپی را در پی دارد که عاملی نامساعد است.

عوامل موثر در انجام خود به خودی فرایندها

 

گرچه اغلب واکنش های گرماده خود به خود هستند ولی واکنش های گرماگیر زیادی وجود دارند که خود به خود انجام می شوند. علت را باید در عامل دوم یعنی افزایش آنتروپی جستجو کرد.همانطور که در درس قبل اشاره شدافزایش بی نظمی را می توان به عنوان عاملی برای خود به خود انجام شدن تغییرهای فیزیکی و شیمیایی در نظر گرفت و آن را با آنتروپی بیان کرد.

عوامل موثر در انجام خود به خودی فرایندها

 

به واکنش زیر توجه کنید:

عوامل موثر در انجام خود به خودی فرایندها


از آنجا که q در سمت چپ واکنش قرار دارد، واکنش گرماگیر بوده و با افزایش آنتالپی ( مثبت بودن ∆H ) همراه است. در واقع شرط اول نامساعد است. اما زمانی که MgCl2 در آب حل می شود یون هایMg2+  و Cl- در بین مولکول های آب پخش شده و آرایش منظم یون ها در بلور از بین می رود. در واقع این انحلال با افزایش بی نظمی ( افزایش آنتروپی) همراه است که عامل مساعدی در پیشرفت واکنش است و باعث پیشرفت خود به خودی انحلال می شود.
در بیشتر تغییرات فیزیکی و شیمیایی، هم آنتالپی و هم آنتروپی تغییر می کند و قضاوت در مورد پیشرفت خود به خودی واکنش کمی سخت می شود. این دو عامل گاهی در یک جهت و گاهی در خلاف جهت یکدیگر عمل می کنند. زمانی که کاهش آنتالپی و افزایش آنتروپی در یک واکنش در خلاف جهت هم باشند، دما عامل تعیین کننده است.
      • در دماهای بالا واکنش به طور خود به خودی به سمت آنتروپی بیشتر می رود؛ اما در دماهای پایین واکنش به طور خود به خودی به سمتی پیشرفت می کند که به آنتالپی کمتری برسد.

با توجه به علامت ∆H و ∆S می توان انواع پیشرفت واکنش ها را درچند حالت بررسی کرد:
 

واکنش دارای ∆H  منفی و  ∆S  مثبت: همیشه خود به خودی، یک طرفه، برگشت ناپذیر

 

واکنش دارای ∆H  مثبت و  ∆S منفی:کاملا غیر خود به خودی


 واکنش دارای ∆H منفی و  ∆S منفی:در دماهای پایین خود به خودی


واکنش دارای ∆H مثبت و ∆S مثبت:در دماهای بالا خود به خودی

 

مرکز یادگیری سایت تبیان – تهیه و تنظیم: مهسا شاه حسینی
تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین