17.7
Om een reactie spontaan te laten zijn bij constante temperatuur en druk, moet de verandering in Gibbs-vrije energie, ΔG, kleiner zijn dan nul. Het teken van AG hangt af van de tekens en de relatieve waarden van enthalpie, entropie en temperatuur. Enthalpie bevordert spontaniteit wanneer de reactie warmte afgeeft aan de omgeving, terwijl entropie de spontaniteit bevordert wanneer er meer wanorde in het systeem is.
Als ΔH negatief is en ΔS positief, zoals in de reactie tussen natriumhydroxide en zoutzuur, is ΔG bij alle temperaturen negatief. Exotherme reacties waarbij de entropie van het systeem toeneemt zijn dus altijd spontaan. Als zowel ΔH als ΔS negatief zijn, hangt ΔG af van de temperatuur.
Denk aan het bevriezen van water tot ijs, een exotherme reactie waarbij de entropie van het systeem afneemt. Bij temperaturen onder het vriespunt van water zal het water spontaan bevriezen, waardoor warmte vrijkomt en meer geordend wordt. Reacties met negatieve enthalpie-en entropieveranderingen zijn dus alleen spontaan bij lage temperaturen.
ΔG is ook afhankelijk van de temperatuur als zowel ΔH als ΔS positief zijn. Een bekend voorbeeld is een chemisch coldpack, waarbij vast ammoniumnitraat oplost in water dat warmte uit de omgeving opneemt. Deze endotherme reactie verloopt spontaan bij kamertemperatuur vanwege de toename van de wanorde van het systeem.
Reacties met positieve enthalpie-en entropieveranderingen zijn dus alleen spontaan bij hogere temperaturen. Als de temperatuur zodanig zou worden verlaagd dat de TΔS kleiner wordt dan ΔH, zou ΔG positief zijn en zou de reactie niet-spontaan worden. Als ΔH positief is en ΔS negatief, is ΔG altijd positief en is de reactie niet spontaan bij alle temperaturen.
De spontaniteit van een proces hangt af van de temperatuur van het systeem. Faseovergangen zullen bijvoorbeeld spontaan in de ene of de andere richtin…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.