Standaard entropieverandering voor een reactie

Enthalpie-veranderingen geassocieerd met een chemische reactie kunnen worden gemeten met een calorimeter, maar de entropieverandering geassocieerd met een reactie kan niet direct worden gemeten. Entropie is een toestandsfunctie, wat betekent dat de verandering in entropie uitsluitend afhangt van de begin-en eindtoestanden van een systeem. Dus, net als enthalpie-veranderingen, kunnen entropieveranderingen afkomstig zijn van berekende referentietabellen van standaard molaire entropieën.

Voor een reactie die plaatsvindt onder standaardomstandigheden, wordt de bijbehorende entropieverandering bepaald door het verschil tussen de som van de standaard molaire entropieën van de producten vermenigvuldigd met hun stoichiometrische coëfficiënten en de som van de standaard molaire entropieën van de reactanten vermenigvuldigd met hun stoichiometrische coëfficiënten. Beschouw de verbranding van ethyleen onder standaardomstandigheden, waarbij 1 mol ethyleengas reageert met 3 mol zuurstofgas om 2 mol kooldioxidegas en 2 mol water te produceren. De standaard entropie verandering voor de reactie is gelijk aan de som van 2 keer de standaard entropie van kooldioxidegas en 2 keer de standaard entropie van water, min de som van de standaard entropie van ethyleengas en 3 keer de standaard entropie van zuurstof.

Merk op dat, in tegenstelling tot standaard-enthalpie voor de vorming van elementen, die nul zijn, standaard molaire entropieën van alle stoffen groter zijn dan nul bij 298 kelvin. Het vervangen van de waarden voor molaire entropieën van reactanten en producten uit de referentietabel levert 2 keer 213, 8 plus 2 keer 70, 0, minus 219, 5 plus 3 keer 205, 3 op. De netto entropie van de producten is gelijk aan 567, 6 joule per kelvin, en de netto entropie van de reactanten is 835, 4 joule per kelvin.

Het verschil tussen de producten en de reactanten is gelijk aan min 268 joule per kelvin voor de standaard entropieverandering van de verbranding van ethyleen. De negatieve waarde geeft aan dat er een afname in entropie is. Zelfs zonder de exacte entropieverandering te berekenen, kan de afname in entropie worden voorspeld door de reactie te onderzoeken.

Bedenk dat gassen meer ongeordend zijn dan vloeistoffen. Er zijn meer molen gas in de reactanten-4 molen gas, met 1 mol ethyleen en 3 molen zuurstof vergeleken met de producten slechts 2 molen kooldioxidegas, terwijl het andere product een vloeistof is. Bij deze reactie zijn de reactanten dus meer wanordelijk dan de producten.

Daarom neemt entropie af naarmate de reactie vordert.