高二化學(xué)之化學(xué)反應(yīng)的方向(熵焓論)
2018-02-01 10:44:14氘釜首
一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)發(fā)生,取決于熵變和焓變,即化學(xué)反應(yīng)的方向取決于熵變和焓變。
熵變大于零,也就是混亂度增加,有利于化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,焓變小于零,也就是放熱反應(yīng),有利于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)發(fā)生。
因此,一個反應(yīng)如果既是放熱反應(yīng),又是熵增反應(yīng),那么這個反應(yīng)必然自發(fā)發(fā)生,它的逆過程也就是吸熱反應(yīng)和熵減反應(yīng),必然不自發(fā)發(fā)生。簡單地說,熵焓異號(一大一小),反應(yīng)要么自發(fā),要么不自發(fā)。
熵焓同號,必然是可逆反應(yīng),可以調(diào)節(jié)溫度使平衡向特定方向移動,根據(jù)勒夏特列原理,升高溫度有利于平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,即熵焓均大于零,選較高溫有利于反應(yīng)的自發(fā)進行,同理熵焓均小于零,選擇較低溫有利于反應(yīng)的自發(fā)進行。綜上,熵焓一大一小,要么行,要么不行,兩大選高溫,兩小選低溫。這里說的高溫或者低溫,并不是溫度的絕對高低,而是一個相對值,這個相對值對于每個反應(yīng)來說,都是特定的。
這里要特別說明的是,肯定能自發(fā)進行的反應(yīng),其化學(xué)反應(yīng)速率不一定快,比如常溫下,氫氣和氧氣混合反應(yīng),是一個自發(fā)反應(yīng),但是一瓶這樣子的混合氣體,可能需要上億年才能變成水,如果所以可以利用熵焓符號來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向,但是只能解決能否發(fā)生的問題,而不能解決何時發(fā)生的問題。
另外,不能自發(fā)進行的反應(yīng),指的是不能通過改變溫度、濃度、壓強等條件讓其自發(fā),而電解不在此列。
熵變的判斷有一個簡單的原則,同一物質(zhì),由固體變?yōu)橐后w,再變?yōu)闅怏w,是熵增的過程。一個反應(yīng),氣體分子增加的,是熵增的過程。因此,看到一個方程式,大多數(shù)情況下,很容易看出熵變的情況,若還被告知存在化學(xué)平衡,也就是這個反應(yīng)是可逆反應(yīng),那么必然就可以判斷出焓變與熵變同號,從而知道該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。