Concetti Chiave
- Una reazione chimica può diventare spontanea a temperature diverse, influenzata da ΔG, ΔH e ΔS.
- Un aumento della temperatura aumenta l'energia libera standard se ΔS° è negativa, mentre la diminuisce se ΔS° è positiva.
- Per reazioni esotermiche, un grande valore negativo di ΔH porta a ΔG anch'esso negativo, suggerendo che la reazione è favorevole e completa.
- I microstati rappresentano stati quantizzati del sistema, e maggiore è il numero di microstati, maggiore è l'entropia del sistema.
- Ogni macrostato è formato da una combinazione di microstati, e tutti i microstati sono considerati ugualmente probabili nel tempo.
Quali sono le reazioni e la temperatura?
Una reazione non spontanea a una certa T lo può diventare ad un altra. ΔG=ΔH-TΔS
• se ΔS° è negativa, un aumento di T fa aumentare l‘energia libera standard
• se ΔS° è positiva, un aumento di T fa diminuire l‘energia libera standard.
G°r=-RTln(K) e ΔG=ΔH-TΔS°
• se ΔG0r>0, allora ln(K) è negativo, cioè kentropia standard, se è positiva e grande le reazioni saranno presumibilmente endotermiche. Solo nel caso in cui TΔS fosse grande e positiva la costante di equilibrio avrebbe una certa probabilità di essere >1 per una reazione endotermica
• se la reazione è fortemente esotermica, ΔH0p è grande e negativa e ΔG0r risulterà probabilmente anch’essa grande e negativa, il che significa che ln(K) sarà a sua volte grande e negativo, cioè K>>1. Quindi tale reazione va presumibilmente a completamento. Solo se la variazione di entalpia fosse piccola e l’entropia del sistema diminuisse fortemente, K sarebbe reazione esotermica.
Microstati e entropia
Per stato quantizzato intendiamo un microstato; ogni microstato è ugualmente possibile per il sistema, dunque assumendo assumendo il sistema nel tempo, tutti i microstati sono ugualmente occupati. Ogni macrostato è la combinazione di più microstati. Più microstati possibili, maggiore entropia.
Domande da interrogazione
- Come influisce la temperatura sulla spontaneità delle reazioni chimiche?
- Qual è il significato di ΔG0r e come si relaziona alla costante di equilibrio K?
- Cosa sono i microstati e come si collegano all'entropia?
La temperatura può trasformare una reazione non spontanea in spontanea. Se ΔS° è negativa, un aumento di T aumenta l'energia libera standard, mentre se ΔS° è positiva, l'energia libera standard diminuisce (ΔG=ΔH-TΔS).
Se ΔG0r è maggiore di zero, ln(K) è negativo, indicando che la reazione è non spontanea. Al contrario, se ΔG0r è grande e negativo, K sarà molto maggiore di 1, suggerendo che la reazione va a completamento (G°r=-RTln(K)).
I microstati rappresentano stati quantizzati di un sistema, e ogni microstato è ugualmente probabile. Maggiore è il numero di microstati possibili, maggiore è l'entropia del sistema, poiché ogni macrostato è una combinazione di più microstati.
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