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溶液が吸熱を処理しているにもかかわらず、一部のイオン固体が溶解することが熱力学的に可能なのはなぜですか?

いくつかのイオン固体の溶解は吸熱プロセスであり、周囲からの熱を吸収することは事実です。 ただし、これらの固形物が溶解する理由を理解するための鍵は、ギブス自由エネルギーの概念にあります エンタルピー(熱変化)とエントロピー(障害)との関係。

これが故障です:

* ギブス自由エネルギー(ΔG): この熱力学的量は、プロセスが自発的かどうかを決定します。 負のΔGは自発的なプロセスを示しますが、正のΔGは非相続プロセスを示します。

* エンタルピー(ΔH): これは、プロセスの熱変化を表します。正のΔHは吸熱プロセス(熱が吸収される)を示しますが、負のΔHは発熱プロセス(熱が放出される)を示します。

* エントロピー(ΔS): これは、システムの障害またはランダム性を測定します。 液体に固体を溶解すると、一般にエントロピーの増加につながります(より多くの障害)。

方程式: これらの数量間の関係は、次のように与えられます。

Δg=Δh -tΔS

どこ:

* tはケルビンの温度です

吸熱であるにもかかわらず、どのように溶解が自発的になるか:

* エントロピーはプロセスを駆動します: イオン固体を溶解することは吸熱(正のΔH)である可能性がありますが、エントロピーの増加(陽性ΔS)はエンタルピーの変化を克服するのに十分なほど重要であり、全体的なギブス自由エネルギーを負(ΔG<0)にします。 これは、プロセスが自発的であることを意味します。

例:

テーブル塩(NaCl)を水に溶解することを考えてください。 このプロセスは、周囲からの熱を吸収するため、吸熱性です。しかし、NaClからのイオンは高度に分散され、水にランダムに分布し、エントロピーが大幅に増加します。 このエントロピーの増加は、吸熱エンタルピーの変化を上回り、室温で溶解プロセスを自然にします。

要約:

*プロセスの自発性は、エンタルピーだけでなく、ギブスの自由エネルギーによって決定されます。

*プロセスは吸熱ですが、エントロピーの増加が十分に大きい場合は自発的になる可能性があります。

*イオン固体を溶解すると、溶媒中のイオンの分散によるエントロピーが大幅に増加することが多く、プロセスが熱力学的に好ましいものになります。

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