17 Spontane reaksie Voorbeeld: Gedetailleerde verduidelikings


'n Reaksie wat 'n natuurlike drang het om vanself onder 'n gegewe stel toestande plaas te vind (sodra dit nageboots is indien nodig) en van 'n nie-ewewigstoestand na 'n ewewigstoestand beweeg, word 'n spontane reaksie genoem.

Die reaksie van sink met kopersulfaat

Sink wat meer reaktief is as koper, ondergaan 'n spontaan eksotermiese reaksie waarin koper deur sink vervang word en sinksulfaat vorm.

Zn + CuSO4 –> ZnSO4 + Cu

Volgens die reaktiwiteit is reeks sink meer reaktief as koper, dus wanneer sink by kopersulfaatoplossing gevoeg word, word koper deur sink vervang en vorm ZnSo4. Die blou-gekleurde oplossing word kleurloos.

Gibbs se energie en spontaneïteit

If ∆G ('n termodinamiese potensiaal wat gebruik word om die maksimum werk wat deur 'n geslote sisteem verrig word te bereken) negatief is, want die reaksie sal spontaan wees

Dit is omdat die reaksie voortgaan in die rigting waarin nuttige werk deur die sisteem verrig word, wat 'n afname in Gibbs-energie veroorsaak.

Die Gibbs-energieverandering vir 'n proses word deur vergelyking gegee

                                            ∆G = ∆H – T ∆S

Dit is duidelik dat die spontaneïteit van 'n proses afhang van ∆H, ∆S en T van hierdie proses

Enkele punte om op te let;

1)As ∆H negatief is en ∆S positief is, sal ∆G negatief wees en sal die reaksie beslis spontaan wees

2) As beide ∆H en ∆S negatief is, sal ∆G negatief wees en die proses sal spontaan wees slegs by temperature wat voldoende laag is sodat ∆H > T ∆S numeries

3) As beide ∆H en ∆S positief is, sal dit negatief wees en die proses sal spontaan wees slegs by temperature wat voldoende hoog is sodat ∆H < T ∆S numeries

4) As ∆H positief is en ∆S negatief is, sal ∆G positief wees en die reaksie sal beslis nie-spontaan wees by alle temperature

∆G-waarde vir bogenoemde reaksie is ongeveer -212 by 298K wat negatief is en dus 'n spontane reaksie is.

Byvoeging van natriummetaal in water

Natriummetaal, wanneer dit by die water gevoeg word, reageer spontaan met water wat eksotermiese reaksie ondergaan en produseer groot hoeveelheid hitte.

Natrium behoort aan die groep 1 elemente in die periodieke tabel en het 1 valenselektrone sodat hulle gereed is om hierdie elektron te verloor om edelgas elektroniese konfigurasie te verkry wat hoogs stabiel is.

Dus, wanneer natrium by die water gevoeg word, reageer hulle maklik en gee NaOH en H2 gas met groot hoeveelheid hitte.

2Na(s) + 2H2O –> 2NaOH (Aq) + H2 (gas)

Smelt van ys

Smelt van ys tot water is 'n spontane proses waarin ys hitte van die omgewing absorbeer en smelt wat endotermiese spontane reaksie ondergaan.

Volgens tweede wet van termodinamiese toename in entropie van 'n reaksie bly konstant vir omkeerbare reaksies terwyl dit toeneem vir 'n onomkeerbare reaksie (spontane reaksie)

Smelt van ys is ook 'n spontane reaksie voorbeeld.

H2O (ys) –> H2O (vloeistof)

Die neiging van die ys om tot 'n vloeibare toestand te smelt, is omdat die wanorde in 'n vloeistof meer is as in 'n vaste stof en dus entropie van vloeistof sal meer wees in vergelyking met ys en dus spontane reaksie ondergaan.

Verdamping van water

Verdamping van water na gas verhoog ewekansigheid want en dus entropie en maak die reaksie spontaan.

H2O (vloeistof) –> H2O (gas)

Verdamping van water na ys is 'n endotermiese spontane reaksie waarin water hitte uit die omgewing absorbeer en as gevolg van hierdie toename in temperatuur die water na gas sal verdamp die wanorde in molekules van 'n gas en ook die entropie.

Splitsing van 'n radioaktiewe atoom

Spontane splitsing is 'n spontane reaksievoorbeeld waarin 'n onstabiele kerne in fragmente verdeel met 'n vrystelling van groot hoeveelhede energie.

Spontane splyting is tipe radioaktiewe verval waarin 'n isotoop met onstabiele kerne verdeel en verander na meer stabiel kerne deur straling uit te straal. Die tempo van die verval van die kerne verskil vir verskillende isotope. Dit is 'n goeie voorbeeld van spontane reaksie.

cf252 –> Xe140 + Ru108 + 4n + energie

Reaksie van Bariumhidroksiedoktahidraat met droë ammoniumchloried

Reaksie van Bariumhidroksiedoktahidraat met droë ammoniumchloried is 'n spontane reaksie met 'n negatiewe ∆G-waarde.

Ba (OH)2 .8H2O(S) + 2NH4Cl(S) –> 2BaCl2.2H2O (aq) + 8H2O(l) + 2NH3(G)

∆H = 63.5 KJ/ mol

T = 298K

∆S =0.368J/K mol

 ∆G =∆H -T ∆S

      = 63.5 -298 (.368) = -46.1 KJ

Gibbs energie is negatief wat reaksie spontaan maak.

Die Verbrandingsreaksie van steenkool

Verbrandingsreaksie van steenkool is 'n spontane reaksie voorbeeld en is en is die rede vir steenkoolbrande in onbeheerde omgewings.

Steenkool + O2 –> CO + CO2 +H2O + Verhit

Steenkool het die neiging om self te verhit as gevolg van sy outo-oksidasie van sy verbindings wat spontane ontbranding die mees algemene oorsaak vir onbeheerde verbranding maak. Daar is baie steenkoolbrande wat regoor die wêreld voorkom wat al duisende jare lank brand

Die Reaksie van asyn met koeksoda

Reaksie van koeksoda (NaHCO3) met asyn (CH3COOH) is 'n eksotermiese spontane reaksie met entalpie van produkvorming is laer as dié van die entalpie van reaktant

NaHCO3 +CH3COOH –> CO2 + H2O + CH3COONa

Roesvorming

Roesvorming is 'n spontane eksotermiese reaksie waarin die roes van yster tot suurstof plaasvind in die teenwoordigheid van vog

Wanneer 'n yster of sy legering aan suurstof in die teenwoordigheid van vog blootgestel word, ondergaan 'n redoksreaksie tussen suurstof en yster.

Bv; Korrosie van yster. In hierdie reaksie word 'n rooi laag oksied-yster gevorm

Reaksie

Fe(s) + 2H+ +1/2 O2 –> Fe2+ + H2O

Daar word gevind dat ∆G-waarde vir bogenoemde reaksie negatief is en is dus 'n spontane reaksie

Omskakeling van diamant na grafiet

Conversion of diamond to graphite is a spontaneous process as graphite is more stable allotrope of carbon as diamant

Spontane reaksie toon die neiging om 'n toestand van minimum energie te verkry

spontane reaksie voorbeeld

spontane reaksie voorbeeld

Diamant is stabiel allotroop teen baie hoë druk en in normale toestande is die kinetiese energie van die diamantdeeltjies stadig om feitlik nie-bestaande te wees nie.

Maar hulle is termodinamies onstabiel, so hulle verander na meer stabiele grafiet met 'n lae energie in vergelyking met diamant, maar as gevolg van lae kinetiese energie is reaksie baie stadig

Die proses vereis nie 'n chemiese reaksie met 'n eksterne faktor wat toegepas word nie.

Uitbreiding van gas na laedrukgebied

'n Gas brei spontaan uit na 'n gebied van lae druk. Die omgekeerde proses vind nooit op sy eie plaas nie.

Uitbreiding og gas na laedrukgebied is 'n goeie spontane reaksievoorbeeld Vloei van gas van hoë- na laedrukgebied is 'n natuurlike proses en dit gaan voort om uit te brei totdat 'n toestand van eenvormige druk bereik word.

Geleiding van hitte na die kouer voorwerp

Hitte word spontaan langs 'n voorwerp gelei van warmer na kouer kant totdat die temperatuur eenvormig langs die voorwerp is

As 'n metaalstaaf aan die een kant warm is en aan die ander kant koud word hitte van die warmer punt na die kouer punt gelei en hittevloei in omgekeerde rigting sal nie plaasvind nie. Dus, 'n koue voorwerp in kontak met 'n warm voorwerp word nooit kouer nie, dit word warmer.

Hitte-energie funksioneer volgens hierdie beginsel en skakel hitte of termiese energie om na meganiese energie.

Neutralisasie van sterk suur deur sterk basis

Wanneer sterk suur deur 'n sterk basis geneutraliseer word, bly sy entalpie van neutralisasie altyd 'n konstante en hang nie af van watter suur of basis gebruik word nie.

Die entalpie van neutralisasiewaarde sal altyd -57.32KJ/mol wees. Neutralisasie van sterk suur deur sterk basis is 'n spontane reaksie voorbeeld

Oorweeg die neutralisasie van NaOH (sterk basis) deur HCl (sterk suur). Hulle is heeltemal geïoniseer in oplossingstoestand en dus sal entropie van die reaksie hoog wees.

H+Cl- + Na+OH- –> Na+Cl- +H2O

Die ∆G waarde van bogenoemde reaksie is negatief en is dus 'n spontane reaksie.

Verspreiding van opgeloste stof van gekonsentreerde na verdunde oplossing

Die spontane diffusie van 'n opgeloste stof van meer gekonsentreerde oplossing na 'n minder gekonsentreerde oplossing in kontak daarmee en gaan voort totdat 'n toestand van eenvormige konsentrasie bereik word.

Wanneer 'n gekonsentreerde oplossing van opgeloste stof in kontak met 'n verdunde oplossing daarvan gekoop word, is daar 'n netto diffusie van die opgeloste stof van eersgenoemde na laasgenoemde en nie in die ander rigting nie.

Kobalt(II)chloried met tionielchloried

Reaksie van kobalt(II)chloried met tionielchloried is 'n spontane reaksie voorbeeld as die entropie van die reaksie is baie hoog.

COCl2.6H2O(S) + 6SOCl2(l) –> COCl2(s) + 12HCl(g) + 6SO2(G)

In die produk het 12 mol HCl-gas en 6 mol SO gevorm2 gas word gevorm en as gevolg van die entropie wat 'n maatstaf van wanorde is, sal dit toeneem en die reaksie haalbaar maak, dws spontaan.

Asyn met suur

Reaksie van asyn met suur is 'n spontane reaksie aangesien ∆G-waarde daarvoor negatief is.

NaHCO3(S) + HCL(aq) –> NaCl(aq) + H2O(l) + CO2

die produkte wat gevorm word, is in vloeibare en gasvormige toestand, so wanorde sal meer in vergelyking met reaktant wees en dus sal entropie ook toeneem wat Gibbs-energie negatief maak.

Vorming van koolstofdioksied

Vorming van koolstofdioksied uit koolstofmonoksied en suurstof is 'n spontane eksotermiese reaksie by standaardtoestand.

CO(g) + 1/2O2(g) –> CO2(G)

Die ∆S = ∆S Produk  - ∆S reaktant

              =213.65- [197.65 + ½ (205.0)]

-86.55J/K mol

∆G = ∆H – T ∆S

       = 282800 J/mol – 298 k (-86.5 J/K mol)

       =-257023 J/mol

∆G is negatief

Die Reaksie van asynsuur met etanol

Reaksie van asynsuur met 'n etanol is 'n spontane reaksie, maar die reaksie-entalpie is nul.

Asynsuur en etanol kombineer saam en stel watermolekule vry wat etielasetaat vorm.

Afsluiting -

Uit bogenoemde voorbeelde kan ons aflei dat spontane reaksie 'n natuurlike proses is en nie op sy eie omgekeer kan word nie en 'n reaksie kan slegs spontaan wees wanneer entropie hoër is as entalpie van die reaksie en ∆G negatief behoort te wees.

Lina Karankal

Hi..Ek is Lina Karankal, ek het my Meestersgraad in Chemie voltooi. Ek hou altyd daarvan om nuwe areas in die veld van Chemie te verken. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis en na Musiek te luister.

Onlangse plasings