Forskjellen mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner

Hovedforskjell - Spontan vs Nonspontan Reaksjoner

Spontane og ikke-spontane reaksjoner er de to typer kjemiske reaksjoner som kan oppstå i miljøet. Spontane reaksjoner finner sted på egen hånd under et gitt sett av forhold. Imidlertid bør det oppnås energi for at de ikke-spontane reaksjonene skal fortsette. Endringen i Gibbs frie energi er negativ for spontane reaksjoner. Derfor frigjør disse reaksjonene energi til omgivelsene i form av varme. I ikke-spontane reaksjoner er endringen i Gibbs frie energi positiv. De absorberer energi fra miljøet. På den kontoen er spontane reaksjoner eksergoniske mens ikke-spontane reaksjoner er endergoniske. De hovedforskjell mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner er det Spontane reaksjoner frigjør fri energi fra systemet, noe som gjør den mer stabil, mens ikke-spontane reaksjoner øker systemets totale energi.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er spontane reaksjoner
     - Definisjon, termodynamikk, eksempler
2. Hva er ikke-spontane reaksjoner
     - Definisjon, termodynamikk, eksempler
3. Hva er likhetene mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner
     - Oversikt over vanlige funksjoner
4. Hva er forskjellen mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner
     - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: Endergoniske Reaksjoner, Entropi, Exergoniske Reaksjoner, Gibbs Fri Energi, Nonspontane Reaksjoner, Spontane Reaksjoner

Hva er spontane reaksjoner

Spontane reaksjoner refererer til de kjemiske reaksjonene som oppstår uten å være drevet av en utvendig kraft. De to drivkreftene til en kjemisk reaksjon er entalpi og entropi. Entalalp er en termodynamisk egenskap av et system som er summen av den interne energien som er lagt til produktet av trykket og volumet av systemet. Entropi er den andre termodynamiske egenskapen som regner med systemets termiske energi per enhetstemperatur. Det beskriver tilfeldigheten og lidelsen av molekyler. Når forekomsten av en kjemisk reaksjon reduserer entalpien og øker entropien i systemet, betraktes det som en gunstig reaksjon. Ettersom spontane reaksjoner oppfyller de to ovennevnte forholdene, oppstår de uten inngrep.

Figur 1: Treforbrenning

Forbrenning er et eksempel på spontane reaksjoner. Brannproduktene består delvis av de to gassene: karbondioksid og vanndamp. Forbrenning genererer varme. Dermed er det en eksergonisk reaksjon. Varme øker entropi av systemet. Men entropien av forbrenningsprodukter har redusert entropi.

Hva er ikke-spontane reaksjoner

Nonspontane reaksjoner refererer til de kjemiske reaksjonene som krever en energiinngang for å fortsette. Ved ikke-spontane reaksjoner foretrekker både enthalpi og entropi reagensene. Således er reaktanter stabile enn produkter. På den kontoen er den kjemiske reaksjonen endergonisk, absorberende varme. Det reduserer entropien også. Endringen av Gibbs fri energi over tid i ikke-spontane reaksjoner er vist i figur 2.

Figur 2: Endringen av Gibbs Free Energy / Time

Reaksjonen mellom atmosfærisk nitrogen og oksygen er et eksempel på en ikke-spontan reaksjon. Det danner nitrogenmonoksid. Ved normal atmosfærisk trykk og temperatur er denne reaksjonen ugunstig. Dette betyr at reaktantene i den kjemiske reaksjonen, dvs. nitrogen og oksygengasser, er mer stabile enn produktet: nitrogenmonoksyd. Men ved svært høye temperaturer som for eksempel lynnedslag, er denne reaksjonen gunstig.

Likheter mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner

• Både spontane og ikke-spontane reaksjoner forekommer i miljøet.
• Både spontane og ikke-spontane reaksjoner forekommer i et system med definerte grenser.
• Både spontane og ikke-spontane reaksjoner overholder de tre lovene i termodynamikken.

Forskjellen mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner

Definisjon

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner refererer til de kjemiske reaksjonene som oppstår uten å være drevet av en utvendig kraft.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner refererer til de kjemiske reaksjonene som krever en energiinngang for å fortsette.

Gunstig / Ugunstig

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner er gunstige.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner er ugunstige.

Energiinngang

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner krever ikke energiinngang for å fortsette under et sett av forhold.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner krever en energiinngang for å fortsette.

Endring i Gibbs Free Energy

Spontane reaksjoner: Endringen i Gibbs frie energi i en spontan reaksjon er negativ (ΔG° < 0).

Nonspontane Reaksjoner: Endringen i Gibbs frie energi i en ikke-spontan reaksjon er positiv (ΔG° > 0).

Total energi av systemet

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner frigjør den frie energien fra systemet, noe som gjør den mer stabil.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner øker systemets totale energi.

Total energi av produktene

Spontane reaksjoner: Den totale energien til produktene av en spontan reaksjon er mindre enn den for reaktantene.

Nonspontane Reaksjoner: Den totale energien til produktene av en ikke-spontan reaksjon er høyere enn for reaktantene.

entalpi

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner har negativ enthalpi.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner har en positiv entalpi.

Exergoniske / Endergoniske Reaksjoner

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner er eksergoniske reaksjoner.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner er endergoniske reaksjoner.

Entropy

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner øker entropien.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner reduserer entropien.

Reaksjonshastighet

Spontane reaksjoner: Spontane reaksjoner oppstår raskt.

Nonspontane Reaksjoner: Nonspontane reaksjoner oppstår med mindre hastighet.

eksempler

Spontane reaksjoner: Forbrenningsreaksjoner er spontane.

Nonspontane Reaksjoner: Reaksjonen mellom atmosfærisk nitrogen og oksygen er et eksempel på en ikke-spontan reaksjon.

Konklusjon

Spontane og ikke-spontane reaksjoner er de to typer kjemiske reaksjoner som forekommer i miljøet. Spontane reaksjoner er eksergoniske. Så, de reduserer entalpi og øker entropi av systemet. Imidlertid er ikke-spontane reaksjoner endergoniske. De øker systemets entalpi fordi de krever ekstern energiinngang for å fortsette. De reduserer også entropien. På den kontoen er spontane reaksjoner gunstige under et gitt sett med kjemiske reaksjoner. Men ikke-spontane reaksjoner er ugunstige. Hovedforskjellen mellom spontane og ikke-spontane reaksjoner er de termodynamiske egenskapene til hver type reaksjon.

Henvisning:

1. "Termodynamikkens lover". Termodynamikkens lover | Grenseløs kjemi, tilgjengelig her.
2. "11.5: Spontane reaksjoner og fri energi." Kjemi LibreTexts, Libretexts, 1. november 2017, Tilgjengelig her.
3. "Endergonic reaksjon." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16. desember 2017, Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Stor bål" Av Fir0002 - Opprinnelig lastet opp på engelsk Wikipedia her av forfatteren (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Endergonic Reaction" Av Provenzano15 - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia