Hvad sker der i eksergoniske kemiske reaktioner?

Reaktioner klassificeres som exergoniske eller endergoniske ved forandringen i en mængde kaldet "Gibbs fri energi." I modsætning til endergoniske reaktioner kan en eksergonisk reaktion forekomme spontant uden at skulle indtaste arbejde. Det betyder ikke, at en reaktion nødvendigvis vil opstå, simpelthen fordi den er exergonisk. Den hastighed, hvor reaktionen opstår, kan være så langsom, at det aldrig vil ske på en timescale du bekymrer dig om.

Gibbs Free Energy

Gibbs fri energi kaldes ikke "fri energi", fordi der ikke er nogen pris, men fordi det måler, hvor meget ikke-mekanisk arbejde et system kan gøre. Hvis reaktanterne i en proces har højere Gibbs fri energi end produkterne, kaldes processen exergonisk, hvilket betyder at det frigiver energi. En anden måde at sige dette på er at beskrive reaktionen som termodynamisk spontan, hvilket betyder, at du ikke behøver at gøre arbejde for at få reaktionen til at ske.

Exotermisk vs Exergonisk

Mange, men ikke alle , eksergoniske reaktioner er eksoterme, hvilket betyder, at de frigiver varme. En reaktion kan faktisk være exergonisk og alligevel absorbere varme eller være endoterm. Følgelig går eksotermisk og exergonisk ikke nødvendigvis sammen. Hovedforskellen mellem dem ligger i forskellen mellem arbejde og varme; en exergonisk proces frigiver energi gennem arbejde, mens en eksoterm proces frigiver energi gennem varme. Desuden kan en proces være exergonisk ved nogle temperaturer, men ikke hos andre.

Entropi vs Enthalpy

Kemister fra nittende århundrede fandt spontane endoterme reaktioner ret uoverskuelige; de begrundede, at en reaktion skal være spontan, hvis den udsender varme. Hvad de manglede var entropiens rolle, som er et mål for mængden af ​​energi utilgængelig til arbejde i et system. Hvis vi overvejer systemet såvel som dets omgivelser, vil en proces være exergonisk, hvis det medfører en nettoforøgelse af entropi. At frigive varme til omgivelserne får entropien til at stige, men en sådan reaktion kan stadig absorbere varme og være exergonisk, hvis systemets entropi stiger med en endnu større mængde.

Fordele

Fordampning - - processen hvorved en væske bliver til en gas - er forbundet med en meget stor positiv forandring i entropi. Exergoniske reaktioner, som absorberer varme, er ofte reaktioner, der frigiver en gas som et af produkterne. Efterhånden som temperaturen stiger, bliver disse reaktioner mere exergoniske. En eksoterm reaktion, der frigiver varme, derimod vil være mere exergonisk ved lavere temperaturer end ved højere. Alle disse overvejelser spiller en rolle for, om en reaktion vil være spontan.