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化学反応が自発的になる理由は何ですか?

化学反応は自発的と見なされます エネルギーの外部入力なしで発生した場合。これは、それが即座にまたは強打で起こるという意味ではなく、むしろ傾向がある 単独で進める。これが自発性を駆り立てるものの内訳です:

1。ギブス自由エネルギー(ΔG):

*自発性を決定する最も重要な要因は、反応のギブス自由エネルギー(ΔG)の変化です。

* Δg=Δh -tΔS

* Δh エンタルピーの変化(熱吸収または放出)です。

* t ケルビンの温度です。

* Δs エントロピー(障害の尺度)の変化です。

* 陰性ΔGは自発的な反応を示します。 システムは自由エネルギーを放出し、より安定させます。

* 陽性ΔGは、非分類反応を示します。 進行するにはエネルギー入力が必要です。

* Δg=0は平衡時の反応を示します。

2。エンタルピー(ΔH):

* 発熱反応(ΔH<0): これらの反応は熱を放出し、より自発的になる傾向があります。燃焼を考えてください。

* 吸熱反応(ΔH> 0): これらの反応は熱を吸収し、自発的ではありません。氷を溶かすことを考えてください。

3。エントロピー(ΔS):

* エントロピーの増加(ΔS> 0): これは自発性を支持します。より多くの障害を引き起こす反応が発生する可能性が高くなります。塩を水に溶かすことを考えてください。

* エントロピーの減少(ΔS<0): これは自発性を妨げます。より秩序化される反応は、発生する可能性が低くなります。凍結水を考えてください。

キーポイント:

* 自発性は速度を保証しません: 非常に長いタイムスケールでも、自発的な反応がゆっくりと起こる可能性があります。

* 条件が重要: 温度と圧力は、自発性に大きく影響します。ある温度で自発的な反応は、別の温度では非質量である可能性があります。

* 活性化エネルギー: 自発的な反応でさえ、しばしば開始するために少量の初期エネルギー(活性化エネルギー)が必要です。

例:

丘を転がすボールを想像してみてください。ボールは、より高いエネルギー状態から低いエネルギー状態に向かっているため、丘を自発的に移動します。これは、負のΔGとの発熱反応に類似しています。

要約: 化学反応は、負のギブス自由エネルギーの変化(ΔG)がある場合、自発的です。これは、反応がエネルギーを放出し、より安定することを意味し、発熱エンタルピーの変化とエントロピーの増加によって好まれることを意味します。

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