Spontaneität

Eine spontane Reaktion ist eine Reaktion, die ohne äußeres Eingreifen unter bestimmten Bedingungen auftritt. Ein nicht-spontaner Prozess ist ein Prozess, der äußere Kräfte erfordert, um abzulaufen.

Die Spontaneität wird durch Bedingungen wie Temperatur und Druck beeinflusst.

So ist beispielsweise das Schmelzen von Eis bei einer Temperatur von 0 °C oder darunter nicht spontan, das Schmelzen von Eis bei Raumtemperatur ist jedoch spontan, da es keinen Eingriff von außen erfordert.

Eine spontane Reaktion ist in der Regel unidirektional, und ihre Umkehrung erfordert eine äußere Kraft, damit sie als nichtspontane Reaktion abläuft. So kann zum Beispiel Eis, das bei Raumtemperatur schmilzt, nicht spontan wieder in seine ursprüngliche Form zurückfrieren.

Spontane Prozesse treten aufgrund der Zerstreuung von Energie und Materie auf. Wird ein Kolben, der ein Gas enthält, durch ein Ventil mit einem anderen leeren Kolben verbunden, so führt das Öffnen des Ventils zu einer spontanen Übertragung des Gases auf den leeren Kolben, die so lange fortgesetzt wird, bis das Gas gleichmäßig in beiden Kolben verteilt ist.

Wenn ein heißes Objekt in kaltes Wasser gelegt wird, wird die Wärme des Objekts spontan auf das Wasser übertragen, bis die Temperaturen des Objekts und des Wassers ein Gleichgewicht erreichen.

Die Spontaneität in der Thermodynamik gibt nicht die Geschwindigkeit eines Prozesses an. Die Reaktion kann extrem schnell sein, wie eine Säure-Base-Neutralisation, oder extrem langsam, wie die Umwandlung von Diamanten in Graphit.

Denken Sie an die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoffgas. Die Reaktion ist zwar spontan, verläuft aber bei Raumtemperatur sehr langsam. Die Zugabe eines Katalysators, wie z. B. Manganoxid, beschleunigt die Reaktion und erhöht somit die Zersetzungsrate von Wasserstoffperoxid.

Obwohl der Katalysator die Geschwindigkeit der spontanen Reaktion erhöht, kann er die nichtspontane Rückreaktion nicht spontan machen.