Termodynamik

I kemi A, bruger vi termodynamik til at se på om en reaktion er endoterm eller exoterm, samt om den er spontan eller ikke spontan. Om en reaktion er spontan eller ikke spontan, siger noget om hvorvidt om den sker, uden du behøver at gøre noget.

F.eks. er klorin i kummen, en række spontane reaktioner. Imens reaktionen der laver vand om til ilt og dihydrogen ikke er spontan. Men termodynamikken kan også sige noget om vi gør der kommer mere "kaos" i omgivelser eller i systemet (for at en reaktion kan ske, skal der komme mere "kaos" eller uorden i verdenen. Det betyder at der til sidst ikke ville ske nogen reaktioner, fordi alt ville være det samme.)

Entropi

Entropi, som vi også kalder for $S$ i kemi, handler basically om hvor stabilt et molekyle er. Hvis molekylet har en S værdi på nul, kan vi formode at den er relativt stabil, som f.eks. grafit eller is. Men hvis molekyllet har en S værdi som er meget høj og positiv. Er molekyllet relativt ustabilt, og bliver over tid omdannet til andre molekyler. Et eksempel på dette er en diamant eller noget vanddamb.

I kemi, bruger vi S for alle reaktanter og produkter i en reaktion til at finde $\Delta S$ for den reaktion. "Formlen" for det ser således ud:

$$\Delta S = \sum produkter(S) - \sum reaktanter(S)$$

$\Delta S$ siger noget om hvorvidt om reaktionen gør der kommer mere uorden (eller orden) i vores system (der reaktionen foregår) eller i omgivelserne (alt udenom reaktionen). Der ville altid komme mere uorden end orden i hele verden, men spørgsmålet er bare hvor. Man skal være obs på at kigge på hvilken tilstandsform reaktenten eller produktet er i, da det kan ændre S værdien. Der er f.eks. meget orden i en isterning og dermed en lav S værdi, imens vanddamb har meget uorden og dermed en høj S værdi. Selvom begge bare er vand.

Hvis $\Delta S$ for en reaktion er negativ, betyder det at der er kommet mere orden i vores system. Imens en positiv $\Delta S$ værdi betyder at der er kommet mindre.

Lad os regne på en opgave, hvor vi benytter os af $\Delta S$.

Vi har reaktionen:

$$CO_2(g) + H_2O(l) \leftrightarrow H_2CO_3(aq)$$

Og vi ønsker at undersøge om der kommer mere eller mindre orden i vores system når der bliver dannet bicarbonat.

Vi skal derfor starte med at finde S værdierne for alle molekylerne i vores databog:

$$S_{CO_2 (g)} = 213,79 \frac{J}{mol*K}$$ $$S_{H_2O (l)} = 69,9 \frac{J}{mol*K}$$ $$S_{H_2CO_3 (aq)} = 187 \frac{J}{mol*K}$$

Og derefter kan vi udregne $\Delta S$ for reaktionen:

$$\Delta S = (187 \frac{J}{mol*K}) - (69,9 \frac{J}{mol*K} + 213,79 \frac{J}{mol*K}) = -96,69 \frac{J}{mol*K}$$

Der er altså dermed kommet mere orden i vores system og mere uorden i vores omgivelser.

Entalpi

Entalpi siger noget om hvor meget energi der er i et stof. I kemi kalder vi det for $H$. Men det vi virkeligt er interesseret i er $\Delta H$, som siger noget om hvorvidt om en reaktion er endoterm eller exoterm. Hvis $\Delta H$ er positiv, betyder det at reaktionen er endoterm, imens en negativ $\Delta H$ betyder at reaktionen er exoterm, fordi den afgiver dens energi til omgivelserne.

Når man skal udregne $\Delta H$ for en reaktion bruger man følgende formel, som minder meget om den for $\Delta S$:

$$\Delta H = \sum produkter(H) - \sum reaktanter(H)$$