Inhoud
Reacties worden geclassificeerd als exergonisch of endergonisch door de verandering in een hoeveelheid die "Gibbs vrije energie" wordt genoemd. In tegenstelling tot endergonische reacties, kan een exergonische reactie spontaan optreden, zonder dat u werk hoeft in te voeren. Dat betekent niet dat een reactie noodzakelijkerwijs alleen zal optreden omdat het exergonisch is - de snelheid waarmee de reactie optreedt, kan zo langzaam zijn dat het nooit zal gebeuren op een tijdschaal waar je om geeft.
Gibbs Free Energy
Gibbs vrije energie wordt niet "vrije energie" genoemd omdat er geen prijskaartje aan zit, maar omdat het meet hoeveel niet-mechanisch werk een systeem kan doen. Als de reactanten in een proces hogere Gibbs-vrije energie hebben dan de producten, wordt het proces exergonisch genoemd, wat betekent dat het energie vrijgeeft. Een andere manier om dit te zeggen is om de reactie te beschrijven als thermodynamisch spontaan, wat betekent dat je geen werk hoeft te doen om de reactie te laten gebeuren.
Exotherm versus Exergonic
Veel, maar niet alle, exergonische reacties zijn exotherm, wat betekent dat ze warmte afgeven. Een reactie kan echter exergonisch zijn en toch warmte absorberen of endotherm zijn. Bijgevolg gaan exotherm en exergonisch niet noodzakelijk samen. Het belangrijkste verschil tussen hen ligt in het verschil tussen werk versus warmte; een exergonisch proces geeft energie vrij door werk, terwijl een exotherm proces energie vrijgeeft door warmte. Bovendien kan een proces bij sommige temperaturen exergonisch zijn, maar bij andere niet.
Entropy versus Enthalpy
Negentiende-eeuwse chemici vonden spontane endotherme reacties nogal raadselachtig; zij redeneerden dat een reactie spontaan zou moeten zijn als deze warmte afgeeft. Wat ze misten was de rol van entropie, die een maat is voor de hoeveelheid energie die niet beschikbaar is voor werk in een systeem. Als we zowel het systeem als de omgeving beschouwen, zal een proces exergonisch zijn als het een netto toename van entropie veroorzaakt. Door warmte af te geven aan de omgeving neemt de entropie toe, maar een dergelijke reactie kan nog steeds warmte absorberen en exergonisch zijn als de entropie van het systeem met een nog grotere hoeveelheid toeneemt.
overwegingen
Verdamping - het proces waarbij een vloeistof in een gas verandert - wordt geassocieerd met een zeer grote positieve verandering in entropie. Exergonische reacties die warmte absorberen zijn vaak reacties waarbij een gas vrijkomt als een van de producten. Naarmate de temperatuur stijgt, worden deze reacties exergonisch. Een exotherme reactie die warmte afgeeft, is daarentegen exergoner bij lagere temperaturen dan bij hogere. Al deze overwegingen spelen een rol bij het bepalen of een reactie spontaan zal zijn.