Back to chapter

17.5:

Bir Reaksiyon için Standart Entropi Değişimi

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Standard Entropy Change for a Reaction

Languages

Share

Kimyasal bir reaksiyonla ilişkili entalpi değişiklikleri bir kalorimetre ile ölçülebilir, ancak bir reaksiyonla ilişkili entropi değişikliği doğrudan ölçülemez. Entropi bir durum fonksiyonudur, yani entropideki değişim yalnızca bir sistemin ilk ve son durumlarına bağlıdır. Bu nedenle, entalpi değişiklikleri gibi, entropi değişiklikleri de standart molar entropilerin hesaplanmış referans tablolarından olabilir.Standart koşullar altında meydana gelen bir reaksiyon için, ilişkili entropi değişimi, ürünlerin standart molar entropilerinin stokiyometrik katsayıları ile çarpımı ile reaktanların standart molar entropilerinin toplamının stoikiometrik katsayıları ile çarpımı arasındaki farkla belirlenir. 1 mol etilen gazının 3 mol oksijen gazı ile reaksiyona girerek 2 mol karbondioksit gazı ve 2 mol su ürettiği standart koşullar altında etilenin yanmasını düşünün. Reaksiyon için standart entropi değişikliği, standart karbondioksit gazı entropisinin 2 katı ve standart su entropisinin 2 katı eksi etilen gazının standart entropisinin toplamı ve standart oksijen entropisinin 3 katı toplamına eşittir.Sıfır olan elementlerin standart oluşum entropilerinin aksine, tüm maddelerin standart molar entropilerinin 298 kelvin’de sıfırdan büyük olduğuna dikkat edin. Referans tablodaki reaktanların ve ürünlerin molar entropi değerlerini ikame etmek, 2 çarpı 213.8 artı 2 çarpı 70, 0, eksi 219, 5 artı 3 çarpı 205, 3 verir. Ürünlerin net entropisi kelvin başına 567, 6 jul’e eşittir ve reaktanların net entropisi kelvin başına 835, 4 jul’dir.Ürünler ve reaktanlar arasındaki fark, etilen yanmasının standart entropi değişimi için kelvin başına negatif 268 jul’e eşittir. Negatif değer, entropide bir azalma olduğunu gösterir. Entropi değişimini tam olarak hesaplamadan bile, entropideki azalma reaksiyonu inceleyerek tahmin edilebilir.Gazların sıvılardan daha düzensiz olduğunu hatırlayın. Reaktantlarda daha fazla gaz molü vardır 4 mol gaz, 1 mol etilen ve 3 mol oksijen ürünlere kıyasla sadece 2 mol karbondioksit gazı, diğer ürün ise sıvıdır. Bu nedenle, bu reaksiyonda reaktanlar ürünlere göre daha düzensizdir.Sonuç olarak, reaksiyon ilerledikçe entropi azalır.

17.5:

Bir Reaksiyon için Standart Entropi Değişimi

Entropi bir durum fonksiyonudur, bu nedenle bir kimyasal reaksiyon için standart entropi değişimi (ΔS°rxn), ürünler ve reaktanlar arasındaki standart entropi farkından hesaplanabilir.

burada np ve nr sırasıyla ürünlerin ve reaktanların dengelenmiş denklemindeki stokiyometrik katsayıları temsil eder.

Örneğin, oda sıcaklığında aşağıdaki reaksiyon için ΔS°rxn

aşağıdaki gibi hesaplanır:

Tabloda standart entropilerin kısmi bir listesi verilmiştir.

Madde   S° (J/mol·K)  
C (s, grafit) 5,740
  C (s, elmas)   2,38
CO (g) 197,7
CO2 (g) 213,8
CH4 (g) 186,3
C2H4 (g) 219,5
C2H6 (g) 229,5
CH3OH (l) 126,8
 C2H5OH (l 160,7
H2 (g) 130,57
H (g) 114,6
H2O (g) 188,71
H2O (l) 69,91
HCI (g) 186,8
H2S (g) 205,7
O2 (g) 205,03

ΔS°’nin belirlenmesi

1 mol gaz halindeki H2O’nun 1 mol sıvı H2O’ya dönüştüğü suyun yoğunlaşmasını düşünün.

Reaksiyon için standart entropi değişiklikleri (ΔS°rxn) standart molar entropiler ve stokiyometrik katsayılar kullanılarak hesaplanır.

Bu faz geçişi (yoğuşma) için beklendiği gibi ΔS°rxn için değeri negatiftir.
İkinci bir örnek olarak, metanolün yanmasını düşünün, CH3OH:

Aynı prosedür,  reaksiyonun standart entropi değişimini hesaplamak için takip edilir:

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Chapter 16.2: The Second and Third Law of Thermodynamics.