Verschil tussen spontane en niet-spontane reacties
Share
Belangrijkste verschil - Spontane versus niet-spontane reacties
Spontane en niet-spontane reacties zijn de twee soorten chemische reacties die in de omgeving kunnen voorkomen. Spontane reacties vinden alleen plaats onder een gegeven reeks voorwaarden. Er moet echter energie worden voorzien om de niet-spontane reacties door te laten gaan. De verandering in de vrije energie van Gibbs is negatief voor spontane reacties. Daarom geven deze reacties energie af aan de omgeving in de vorm van warmte. Bij niet-spontane reacties is de verandering in de vrije energie van Gibbs positief. Ze absorberen energie uit de omgeving. Daarom zijn spontane reacties exergonisch, terwijl niet-spontane reacties endergonisch zijn. De grootste verschil tussen spontane en niet-spontane reacties is dat spontane reacties geven vrije energie vrij uit het systeem, waardoor het stabieler wordt, terwijl niet-spontane reacties de totale energie van het systeem verhogen.
Key Areas Covered
1. Wat zijn spontane reacties
- Definitie, thermodynamica, voorbeelden
2. Wat zijn niet-spontane reacties
- Definitie, thermodynamica, voorbeelden
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen spontane en niet-spontane reacties
- Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen spontane en niet-spontane reacties
- Vergelijking van belangrijke verschillen
Sleutelbegrippen: Endergonic Reactions, Entropy, Exergonic Reactions, Gibbs Free Energy, Nonspontaneous Reactions, Spontaneous Reactions
Wat zijn spontane reacties
Spontane reacties verwijzen naar de chemische reacties die optreden zonder te worden aangedreven door een externe kracht. De twee drijvende krachten van een chemische reactie zijn enthalpie en entropie. Enthalpie is een thermodynamische eigenschap van een systeem dat de som is van de interne energie die aan het product wordt toegevoegd van de druk en het volume van het systeem. Entropie is de andere thermodynamische eigenschap die rekening houdt met de thermische energie van het systeem per temperatuureenheid. Het beschrijft de willekeur en wanorde van moleculen. Wanneer het optreden van een chemische reactie de enthalpie verlaagt en de entropie van het systeem verhoogt, wordt dit als een gunstige reactie beschouwd. Aangezien spontane reacties aan de bovengenoemde twee voorwaarden voldoen, vinden ze plaats zonder tussenkomst van de patiënt.
Figuur 1: Houtverbranding
Verbranding is een voorbeeld van spontane reacties. De producten van de brand bestaan deels uit de twee gassen: koolstofdioxide en waterdamp. Verbranding genereert warmte. Het is dus een exergonische reactie. Warmte verhoogt de entropie van het systeem. Maar de entropie van de producten van de verbranding heeft een verminderde entropie.
Wat zijn niet-spontane reacties
Niet-spontane reacties verwijzen naar de chemische reacties waarvoor een energie-input nodig is om door te gaan. Bij niet-spontane reacties geven zowel enthalpie als entropie de voorkeur aan de reagentia. Reactanten zijn dus stabieler dan producten. Om die reden is de chemische reactie endergonisch, en absorbeert het warmte. Het vermindert ook de entropie. De verandering van de Gibbs vrije energie na verloop van tijd in niet-spontane reacties wordt getoond in Figuur 2.
Figuur 2: De verandering van de Gibbs vrije energie / tijd
De reactie tussen atmosferische stikstof en zuurstof is een voorbeeld van een niet-spontane reactie. Het vormt stikstofmonoxide. Bij de normale atmosferische druk en temperatuur is deze reactie ongunstig. Dit betekent dat de reactanten van de chemische reactie, d.w.z. stikstof- en zuurstofgassen, stabieler zijn dan het product: stikstofmonoxide. Maar bij zeer hoge temperaturen, zoals bij bliksem, is deze reactie gunstig.
Overeenkomsten tussen spontane en niet-spontane reacties
- Zowel spontane als niet-spontane reacties komen voor in de omgeving.
- Zowel spontane als niet-spontane reacties komen voor in een systeem met gedefinieerde grenzen.
- Zowel spontane als niet-spontane reacties gehoorzamen de drie wetten van de thermodynamica.
Verschil tussen spontane en niet-spontane reacties
Definitie
Spontane reacties: Spontane reacties verwijzen naar de chemische reacties die optreden zonder te worden aangedreven door een externe kracht.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties verwijzen naar de chemische reacties waarvoor een energie-input nodig is om door te gaan.
Gunstige / Ongunstige
Spontane reacties: Spontane reacties zijn gunstig.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties zijn ongunstig.
Energie-input
Spontane reacties: Voor spontane reacties is geen energie-input vereist om onder een reeks omstandigheden door te gaan.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties vereisen een energie-input om door te gaan.
Verandering in de Gibbs-vrije energie
Spontane reacties: De verandering in de vrije energie van Gibbs in een spontane reactie is negatief (ΔG° < 0).
Niet-spontane reacties: De verandering in de Gibbs vrije energie in een niet-spontane reactie is positief (AG° > 0).
Totale energie van het systeem
Spontane reacties: Spontane reacties maken de vrije energie uit het systeem vrij, waardoor het stabieler wordt.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties verhogen de totale energie van het systeem.
Totale energie van de producten
Spontane reacties: De totale energie van de producten van een spontane reactie is minder dan die van de reactanten.
Niet-spontane reacties: De totale energie van de producten van een niet-spontane reactie is hoger dan die van de reactanten.
enthalpie
Spontane reacties: Spontane reacties hebben een negatieve enthalpie.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties hebben een positieve enthalpie.
Exergonic / Endergonic-reacties
Spontane reacties: Spontane reacties zijn exergonische reacties.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties zijn endergonische reacties.
Entropie
Spontane reacties: Spontane reacties verhogen de entropie.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties verminderen de entropie.
Snelheid van de reactie
Spontane reacties: Spontane reacties treden snel op.
Niet-spontane reacties: Niet-spontane reacties treden met minder snelheid op.
Voorbeelden
Spontane reacties: Verbrandingsreacties zijn spontaan.
Niet-spontane reacties: De reactie tussen atmosferische stikstof en zuurstof is een voorbeeld van een niet-spontane reactie.
Conclusie
Spontane en niet-spontane reacties zijn de twee soorten chemische reacties die in de omgeving voorkomen. Spontane reacties zijn exergonisch. Ze verminderen dus de enthalpie en verhogen de entropie van het systeem. Niet-spontane reacties zijn echter endergonisch. Ze verhogen de enthalpie van het systeem omdat ze externe energie-input nodig hebben om door te gaan. Ze verminderen ook de entropie. Daarom zijn spontane reacties gunstig bij een bepaald aantal chemische reacties. Maar niet-spontane reacties zijn ongunstig. Het belangrijkste verschil tussen spontane en niet-spontane reacties is de thermodynamische eigenschappen van elk type reactie.
Referentie:
1. "De wetten van de thermodynamica." De wetten van de thermodynamica Boundless Chemistry, hier beschikbaar.
2. "11.5: Spontane reacties en vrije energie." Chemie LibreTexts, Libretexts, 1 nov. 2017, hier beschikbaar.
3. "Endergonic-reactie." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16 december 2017, hier beschikbaar.
Afbeelding met dank aan:
1. "Grote vreugdevuur" door Fir0002 - Oorspronkelijk geupload naar de Engelse Wikipedia hier door de auteur (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Endergonic Reaction" door Provenzano15 - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
