17.7
Pour qu'une réaction soit spontanée à température et pression constante, le changement d'énergie libre de Gibbs, ΔG, doit être inférieur à zéro. Le signe de ΔG dépend des signes et des valeurs relatives de l'enthalpie, de l'entropie et de la température. L'enthalpie favorise la spontanéité lorsque la réaction dégage de la chaleur à l'environnement, tandis que l'entropie favorise la spontanéité lorsqu'il y a plus de désordre dans le système.
Si ΔH est négatif et ΔS est positif, comme dans la réaction entre l'hydroxyde de sodium et l'acide chlorhydrique, ΔG est négatif à toutes les températures. Ainsi, les réactions exothermiques où l'entropie du système augmente sont toujours spontanées. Si ΔH et ΔS sont tous deux négatifs, ΔG dépend de la température.
Considérez la congélation de l'eau en glace, une réaction exothermique où l'entropie du système diminue. À des températures inférieures au point de congélation de l'eau, l'eau gèlera spontanément, dégageant de la chaleur et devenant plus ordonné. Ainsi, les réactions avec des changements d'enthalpie et d'entropie négatifs ne sont spontanées qu'à basse température.
ΔG dépend également de la température si ΔH et ΔS sont positifs. Un exemple courant est une poche froide chimique, où le nitrate d'ammonium solide se dissout dans l'eau, qui absorbe la chaleur de l'environnement. Cette réaction endothermique se déroule spontanément à température ambiante en raison de l'augmentation du désordre du système.
Ainsi, les réactions avec des changements d'enthalpie et d'entropie positifs sont spontanés uniquement à des températures plus élevées. Si la température était abaissée de telle sorte que le TΔS devienne inférieur à ΔH, ΔG serait positif, et la réaction deviendrait non spontanée. Lorsque ΔH est positif et ΔS est négatif, ΔG est toujours positif et la réaction n'est pas spontanée à toutes les températures.
La spontanéité d'un processus dépend de la température du système. Les transitions de phase, par exemple, se feront spontanément dans un sens ou dans…
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