Vissa reaktioner är vilka kemiker kallar termodynamiskt spontan, vilket innebär att de uppstår utan att behöva lägga in arbeten för att få dem att hända. Du kan bestämma om en reaktion är spontan genom att beräkna standard Gibbs fri reaktionsenergi, skillnaden i Gibbs-fri energi mellan rena produkter och rena reaktanter i deras standardtillstånd. (Kom ihåg att Gibbs fria energi är den maximala mängden expansionsarbete du kan komma ifrån ett system.) Om reaktionsfri energi är negativ är reaktionen termodynamiskt spontan som skrivet. Om reaktionsfri energi är positiv är reaktionen inte spontan.

Skriv ut en ekvation som representerar den reaktion du vill studera. Om du inte kommer ihåg hur man skriver reaktionsekvationer klickar du på den första länken under avsnittet Resurser för en snabb granskning. Exempel: Antag att du vill veta om reaktionen mellan metan och syre är termodynamiskt spontan. Reaktionen skulle vara enligt följande:

CH4 + 022 ----> CO2 + 2 H2O

Klicka på NIST Chemical WebBook-länken under avsnittet Resurser i slutet av den här artikeln. Fönstret som kommer att visas har ett sökfält där du kan skriva namnet på en förening eller substans (t.ex. vatten, metan, diamant etc.) och hitta mer information om det.

Slå upp standard entalpy av bildning, ΔfH °, av varje art i reaktionen (både produkter och reaktanter). Lägg till ΔfH ° för varje enskild produkt för att få totalt ΔfH ° för produkter, tillsätt sedan ΔfH ° för varje enskild reaktant för att få ΔfH ° av reaktanter. Exempel: Reaktionen du skrev innehåller metan, vatten, syre och CO2. Den ΔfH ° av ett element som syre i sin mest stabila form är alltid inställd på 0, så att du kan ignorera syre för nu. Om du tittar upp ΔfH ° för alla andra tre arter hittar du emellertid följande:

ΔfH ° metan = -74,5 kilojoules per mol ΔfH ° CO2 = -393,5 kJ /mol ΔfH ° vatten = - 285,8 kJ /mol (observera att detta är för flytande vatten)

Summan av ΔfH ° för produkterna är -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Observera att du multiplicerade ΔfH ° av vatten med 2, eftersom det finns 2 framför vattnet i din kemiska reaktionsekvation.

Summan av ΔfH ° för reaktanterna är bara -74,5 eftersom syre är 0 .

Subtrahera totala ΔfH ° av reaktanter från produktens ΔfH ° -tal. Detta är din normala entalpy av reaktion.

Exempel: -965.11 - -74.5 = -890. kJ /mol.

Hämta standard molar entropi, eller S °, för var och en av arterna i din reaktion. Precis som med standardformeln entalpy, lägg upp entropierna av produkterna för att få total produkt entropi och lägga upp entropierna av reaktanterna för att få total reaktant entropi.

Exempel: S ° för vatten = 69,95 J /mol KS ° för metan = 186,25 J /mol KS ° för syre = 205,15 J /mol KS ° för koldioxid = 213,79 J /mol K

Observera att du måste räkna syrgas den här gången. Lägg sedan till dem: S ° för reaktanter = 186,25 + 2 x 205,15 = 596,55 J /mol KS ° för produkter = 2 x 69,95 + 213,79 = 353,69 J /mol K

Observera att du måste multiplicera S ° för både syre och vatten med 2 när allt läggs till, eftersom varje har nummer 2 framför det i reaktionsekvationen.

Subtrahera S ° -reaktanter från S ° -produkter.

Exempel: 353,69 - 596,55 = -242,86 J /mol K

Observera att netto S ° av reaktion är negativ här. Detta beror delvis på att vi antar att en av produkterna kommer att vara flytande vatten.

Multiplicera S ° av reaktion från det sista steget med 298,15 K (rumstemperatur) och dela med 1000. Du delar upp med 1000 eftersom Reaktionssatsen är i J /mol K, medan reaktionsstandalens enthalpi är i kJ /mol.

Exempel: Reaktionssatsen är -242,86. Multiplicera detta med 298,15, sedan dela med 1000 utbyten -72,41 kJ /mol.

Subtrahera steg 7 resultat från steg 4 resultat, standard entalpy av reaktion. Din resulterande siffra kommer att vara den vanliga Gibbs fria reaktionsenergin. Om det är negativt, är reaktionen termodynamiskt spontan som skrivet vid den temperatur du använde. Om det är positivt, är reaktionen inte termodynamiskt spontan vid den temperatur du använde.

Exempel: -890 kJ /mol - -72,41 kJ /mol = -817,6 kJ /mol, varigenom du vet att förbränningen av metan är en termodynamiskt spontan process.