Skillnad mellan spontana och icke-spontana reaktioner

Huvudskillnad - Spontan vs Nonspontan Reaktioner

Spontana och icke-spontana reaktioner är de två typerna av kemiska reaktioner som kan uppstå i miljön. Spontana reaktioner sker på egen hand under en given uppsättning villkor. Emellertid bör energi ges för de icke-spontana reaktionerna för att fortsätta. Förändringen i Gibbs fria energi är negativ för spontana reaktioner. Därför släpper dessa reaktioner energi till omgivningen i form av värme. I icke-pontana reaktioner är förändringen i Gibbs fria energi positiv. De absorberar energi från miljön. På detta konto är spontana reaktioner exergoniska medan icke-pontana reaktioner är endergoniska. De huvudskillnad mellan spontana och icke-spontana reaktioner är det spontana reaktioner frigör fri energi från systemet, vilket gör den mer stabil medan icke-pontana reaktioner ökar systemets totala energi.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är spontana reaktioner
     - Definition, termodynamik, exempel
2. Vad är icke-spontana reaktioner
     - Definition, termodynamik, exempel
3. Vad är likheterna mellan spontana och icke-spontana reaktioner
     - Översikt över gemensamma funktioner
4. Vad är skillnaden mellan spontana och icke-spontana reaktioner
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: Endergonreaktioner, Entropi, Exergonreaktioner, Gibbs Fri Energi, Nonspontan Reaktioner, Spontana Reaktioner

Vad är spontana reaktioner

Spontana reaktioner hänvisar till de kemiska reaktioner som uppstår utan att drivas av en yttre kraft. De två drivkrafterna för en kemisk reaktion är entalpi och entropi. Entalalp är en termodynamisk egenskap hos ett system som är summan av den interna energin som läggs till produkten av trycket och systemets volym. Entropi är den andra termodynamiska egenskapen som svarar för systemets värmeenergi per enhetstemperatur. Det beskriver slumpmässigheten och störningen hos molekyler. När förekomsten av en kemisk reaktion minskar enthalpin och ökar entropin i systemet anses den som en gynnsam reaktion. Eftersom spontana reaktioner uppfyller ovanstående två tillstånd uppstår de utan inblandning.

Figur 1: Träförbränning

Förbränning är ett exempel på spontana reaktioner. Brandens produkter består delvis av de två gaserna: koldioxid och vattenånga. Förbränning genererar värme. Således är det en exergonisk reaktion. Värme ökar entropin i systemet. Men entropin av förbränningens produkter har en minskad entropi.

Vad är icke-spontana reaktioner

Nonspontana reaktioner hänvisar till de kemiska reaktioner som kräver en energitillförsel att fortsätta. Vid icke-spontana reaktioner föredrar både entalpi och entropi reaktanterna. Reaktanterna är sålunda stabila än produkter. På det sättet är den kemiska reaktionen endergonisk och absorberar värme. Det minskar entropin också. Förändringen av Gibbs fria energi över tiden i icke-spontana reaktioner visas i figur 2.

Figur 2: Ändringen av Gibbs fri energi / tid

Reaktionen mellan atmosfäriskt kväve och syre är ett exempel på en icke-spontan reaktion. Det bildar kvävemonoxid. Vid det normala atmosfärstrycket och temperaturen är denna reaktion ogynnsam. Detta betyder att reaktanterna för den kemiska reaktionen, dvs kväve- och syrgaserna, är stabila än produkten: kvävemonoxid. Men vid mycket höga temperaturer, såsom vid blixtnedslag, är denna reaktion gynnsam.

Likheter mellan spontana och icke-spontana reaktioner

• Både spontana och icke-spontana reaktioner uppträder i miljön.
• Både spontana och icke-spontana reaktioner uppträder i ett system med definierade gränser.
• Både spontana och icke-spontana reaktioner följer de tre lagarna i termodynamiken.

Skillnad mellan spontana och icke-spontana reaktioner

Definition

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner hänvisar till de kemiska reaktioner som uppstår utan att drivas av en yttre kraft.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner hänvisar till de kemiska reaktioner som kräver en energitillförsel att fortsätta.

Gynnsam / Ogynnsamt

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner är gynnsamma.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner är ogynnsamma.

Energi Ingång

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner kräver ingen energiingång för att fortsätta under en uppsättning villkor.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner kräver en energitillförsel att fortsätta.

Ändring i Gibbs Free Energy

Spontana reaktioner: Förändringen av Gibbs fria energi i en spontan reaktion är negativ (ΔG° < 0).

Nonspontana reaktioner: Förändringen i Gibbs fria energi i en icke-spontan reaktion är positiv (ΔG° > 0).

Total energi i systemet

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner frigör den fria energin från systemet, vilket gör den stabilare.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner ökar systemets totala energi.

Totala energin hos produkterna

Spontana reaktioner: Den totala energin hos produkterna med en spontan reaktion är mindre än reaktanternas.

Nonspontana reaktioner: Den totala energin hos produkterna med en icke-spontan reaktion är högre än reaktanternas.

entalpi

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner har en negativ enthalpi.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner har en positiv enthalpi.

Exergoniska / Endergoniska Reaktioner

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner är exergoniska reaktioner.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana rektioner är endergoniska reaktioner.

Entropi

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner ökar entropin.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner minskar entropin.

Reaktionshastighet

Spontana reaktioner: Spontana reaktioner uppträder snabbt.

Nonspontana reaktioner: Nonspontana reaktioner uppträder med mindre hastighet.

exempel

Spontana reaktioner: Förbränningsreaktioner är spontana.

Nonspontana reaktioner: Reaktionen mellan atmosfäriskt kväve och syre är ett exempel på en icke-spontan reaktion.

Slutsats

Spontana och icke-spontana reaktioner är de två typerna av kemiska reaktioner som uppstår i miljön. Spontana reaktioner är exergoniska. Så, de minskar enthalpien och ökar entropin i systemet. Nonspontana reaktioner är emellertid endergoniska. De ökar systemets enthalpi eftersom de kräver extern energiinmatning för att fortsätta. De minskar också entropin. På det sättet är spontana reaktioner gynnsamma under en given uppsättning kemiska reaktioner. Men icke-spontana reaktioner är ogynnsamma. Huvudskillnaden mellan spontana och icke-spontana reaktioner är de termodynamiska egenskaperna hos varje typ av reaktion.

Referens:

1. "Termodynamikens lagar". Termodynamikens lagar | Gränslös kemi, tillgänglig här.
2. "11.5: Spontana reaktioner och fri energi." Kemi LibreTexts, Libretexts, 1 Nov. 2017, Tillgänglig här.
3. "Endergonic reaction." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16 december 2017, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Stor brasa" Av Fir0002 - Ursprungligen laddad till den engelska Wikipedia här av författaren (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "Endergonic Reaction" Av Provenzano15 - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia