Unterschied zwischen spontanen und nicht spontanen Reaktionen

Hauptunterschied - spontane und nicht spontane Reaktionen

Spontane und nicht spontane Reaktionen sind die zwei Arten von chemischen Reaktionen, die in der Umgebung auftreten können. Spontane Reaktionen finden unter bestimmten Bedingungen allein statt. Es sollte jedoch Energie bereitgestellt werden, damit die nicht-spontanen Reaktionen ablaufen. Die Änderung der freien Energie von Gibbs ist für spontane Reaktionen negativ. Daher geben diese Reaktionen Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab. Bei nicht spontanen Reaktionen ist die Änderung der freien Gibbs-Energie positiv. Sie nehmen Energie aus der Umwelt auf. Aus diesem Grund sind spontane Reaktionen exergonisch, während nicht-spontane Reaktionen endergonisch sind. Das Hauptunterschied zwischen spontanen und nicht-spontanen Reaktionen ist das spontane Reaktionen setzen freie Energie aus dem System frei, wodurch es stabiler wird, während nicht spontane Reaktionen die Gesamtenergie des Systems erhöhen.

Wichtige Bereiche

1. Was sind spontane Reaktionen?
     - Definition, Thermodynamik, Beispiele
2. Was sind nicht spontane Reaktionen?
     - Definition, Thermodynamik, Beispiele
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen spontanen und nicht spontanen Reaktionen?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen spontanen und nicht spontanen Reaktionen?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Endergonische Reaktionen, Entropie, Exergonische Reaktionen, Gibbs Freie Energie, Nicht-spontane Reaktionen, Spontane Reaktionen

Was sind spontane Reaktionen?

Spontane Reaktionen beziehen sich auf die chemischen Reaktionen, die ohne äußere Krafteinwirkung stattfinden. Die zwei Triebkräfte einer chemischen Reaktion sind Enthalpie und Entropie. Enthalpie ist eine thermodynamische Eigenschaft eines Systems, die die Summe der inneren Energie ist, die dem Produkt aus Druck und Volumen des Systems hinzugefügt wird. Entropie ist die andere thermodynamische Eigenschaft, die die thermische Energie des Systems pro Temperatureinheit berücksichtigt. Es beschreibt die Zufälligkeit und Unordnung von Molekülen. Wenn das Auftreten einer chemischen Reaktion die Enthalpie verringert und die Entropie des Systems erhöht, wird dies als günstige Reaktion betrachtet. Da spontane Reaktionen die beiden oben genannten Bedingungen erfüllen, treten sie ohne Eingriffe von innen auf.

Abbildung 1: Holzverbrennung

Verbrennung ist ein Beispiel für spontane Reaktionen. Die Produkte des Feuers bestehen zum Teil aus den beiden Gasen: Kohlendioxid und Wasserdampf. Verbrennung erzeugt Wärme. Es ist also eine exergonische Reaktion. Wärme erhöht die Entropie des Systems. Die Entropie der Verbrennungsprodukte hat jedoch eine verringerte Entropie.

Was sind nicht spontane Reaktionen?

Nicht spontane Reaktionen beziehen sich auf die chemischen Reaktionen, für die ein Energieeintrag erforderlich ist. Bei nicht spontanen Reaktionen bevorzugen sowohl die Enthalpie als auch die Entropie die Reaktanten. Reaktanten sind daher stabiler als Produkte. Daher ist die chemische Reaktion endergonisch und absorbiert Wärme. Es verringert auch die Entropie. Die zeitliche Änderung der Gibbsschen freien Energie bei nicht-spontanen Reaktionen ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Die Änderung der Gibbs-freien Energie / Zeit

Die Reaktion zwischen Luftstickstoff und Sauerstoff ist ein Beispiel für eine nicht spontane Reaktion. Es bildet Stickstoffmonoxid. Bei normalem atmosphärischem Druck und normaler Temperatur ist diese Reaktion ungünstig. Dies bedeutet, dass die Reaktanten der chemischen Reaktion, d. H. Stickstoff- und Sauerstoffgase, stabiler sind als das Produkt: Stickstoffmonoxid. Bei sehr hohen Temperaturen, z. B. beim Blitz, ist diese Reaktion jedoch günstig.

Ähnlichkeiten zwischen spontanen und nicht spontanen Reaktionen

• In der Umgebung treten sowohl spontane als auch nicht spontane Reaktionen auf.
• Sowohl spontane als auch nicht spontane Reaktionen treten in einem System mit definierten Grenzen auf.
• Sowohl spontane als auch nicht spontane Reaktionen folgen den drei Gesetzen der Thermodynamik.

Unterschied zwischen spontanen und nicht spontanen Reaktionen

Definition

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen beziehen sich auf die chemischen Reaktionen, die ohne äußere Krafteinwirkung stattfinden.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen beziehen sich auf die chemischen Reaktionen, für die ein Energieeintrag erforderlich ist.

Günstig / ungünstig

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen sind günstig.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen sind ungünstig.

Energiezufluss

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen erfordern keinen Energieeintrag, um unter bestimmten Bedingungen voranzukommen.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen erfordern einen Energieeintrag, um fortfahren zu können.

Ändern Sie in der Gibbs Free Energy

Spontane Reaktionen: Die Änderung der freien Gibbs-Energie in einer spontanen Reaktion ist negativ (ΔG° < 0).

Nicht spontane Reaktionen: Die Änderung der freien Gibbs-Energie in einer nicht-spontanen Reaktion ist positiv (ΔG° > 0).

Gesamtenergie des Systems

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen setzen die freie Energie aus dem System frei und machen sie stabiler.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen erhöhen die Gesamtenergie des Systems.

Gesamtenergie der Produkte

Spontane Reaktionen: Die Gesamtenergie der Produkte einer spontanen Reaktion ist geringer als die der Reaktanten.

Nicht spontane Reaktionen: Die Gesamtenergie der Produkte einer nicht-spontanen Reaktion ist höher als die der Reaktanten.

Enthalpie

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen haben eine negative Enthalpie.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen haben eine positive Enthalpie.

Exergonische / Endergonische Reaktionen

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen sind exergonische Reaktionen.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen sind endergonische Reaktionen.

Entropie

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen erhöhen die Entropie.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen vermindern die Entropie.

Geschwindigkeit der Reaktion

Spontane Reaktionen: Spontane Reaktionen treten rasch auf.

Nicht spontane Reaktionen: Nicht spontane Reaktionen treten mit geringerer Geschwindigkeit auf.

Beispiele

Spontane Reaktionen: Verbrennungsreaktionen sind spontan.

Nicht spontane Reaktionen: Die Reaktion zwischen Luftstickstoff und Sauerstoff ist ein Beispiel für eine nicht spontane Reaktion.

Fazit

Spontane und nicht spontane Reaktionen sind die zwei Arten von chemischen Reaktionen, die in der Umgebung auftreten. Spontane Reaktionen sind exergonisch. Sie verringern also die Enthalpie und erhöhen die Entropie des Systems. Nicht-spontane Reaktionen sind jedoch endergonisch. Sie erhöhen die Enthalpie des Systems, da sie einen externen Energieeintrag benötigen, um fortfahren zu können. Sie verringern auch die Entropie. Aus diesem Grund sind spontane Reaktionen unter bestimmten chemischen Reaktionen günstig. Nicht spontane Reaktionen sind jedoch ungünstig. Der Hauptunterschied zwischen spontanen und nicht spontanen Reaktionen besteht in den thermodynamischen Eigenschaften der einzelnen Reaktionstypen.

Referenz:

1. "Die Gesetze der Thermodynamik". Die Gesetze der Thermodynamik | Grenzenlose Chemie, hier erhältlich.
2. „11.5: Spontane Reaktionen und freie Energie“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 1. November 2017, hier verfügbar.
3. „Endergonische Reaktion.“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16. Dezember 2017, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. „Großes Lagerfeuer“ Von Fir0002 - Ursprünglich in die englische Wikipedia hier vom Autor hochgeladen (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "Endergonische Reaktion" Von Provenzano15 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia