Hvorfor er det termodynamisk muligt for nogle ioniske faste stoffer at opløses, selvom opløsningsprocessen endotermisk?

Det er sandt, at opløsningen af ​​nogle ioniske faste stoffer er en endotermisk proces, hvilket betyder, at den absorberer varme fra omgivelserne. Nøglen til at forstå, hvorfor disse faste stoffer opløses, ligger imidlertid i begrebet gibbs fri energi og dets forhold til entalpi (varmeændring) og entropi (lidelse).

Her er en sammenbrud:

* gibbs fri energi (ΔG): Denne termodynamiske mængde bestemmer, om en proces er spontan eller ej. En negativ ΔG indikerer en spontan proces, mens en positiv ΔG indikerer en ikke-spontan proces.

* entalpi (ΔH): Dette repræsenterer varmeændringen af ​​en proces. En positiv ΔH betegner en endotermisk proces (varme absorberes), mens en negativ ΔH indikerer en eksoterm proces (varme frigøres).

* entropi (ΔS): Dette måler et systems lidelse eller tilfældighed. Opløsning af et fast stof i en væske fører generelt til en stigning i entropi (mere lidelse).

Ligningen: Forholdet mellem disse mængder er givet af:

ΔG =ΔH - TΔS

hvor:

* T er temperaturen i Kelvin

hvordan opløsning kan være spontan på trods af at være endoterm:

* entropi driver processen: Selvom det kan være endotermisk (positivt ΔH), kan stigningen i entropi (positiv ΔS) være betydelig nok til at overvinde enthalpi -ændringen, hvilket gør den samlede Gibbs -fri energi (ΔG <0). Dette betyder, at processen er spontan.

Eksempel:

Tænk på opløsning af bordsalt (NaCl) i vand. Processen er endotermisk, da den absorberer varme fra omgivelserne. Imidlertid bliver ionerne fra NaCl meget spredt og tilfældigt fordelt i vandet, hvilket fører til en signifikant stigning i entropi. Denne entropi -stigning opvejer den endotermiske enthalpi -ændring, hvilket gør opløsningsprocessen spontan ved stuetemperatur.

Kortfattet:

* Spontaniteten af ​​en proces bestemmes af Gibbs fri energi, ikke kun entalpi.

* Selvom en proces er endotermisk, kan den være spontan, hvis stigningen i entropi er stor nok.

* Opløsning af ioniske faste stoffer fører ofte til en signifikant stigning i entropi på grund af spredningen af ​​ioner i opløsningsmidlet, hvilket gør processen termodynamisk gunstig.