17 مثال على رد الفعل العفوي: تفسيرات مفصلة


يُطلق على التفاعل الذي يحتوي على دافع طبيعي يحدث بمفرده في ظل مجموعة معينة من الشروط (بمجرد تقليدها إذا لزم الأمر) والانتقال من حالة عدم التوازن إلى حالة التوازن رد فعل تلقائي.

تفاعل الزنك مع كبريتات النحاس

الزنك الذي يكون أكثر نشاطا من النحاس ، يخضع لعفوية تفاعل طارد للحرارة حيث يتم استبدال النحاس بالزنك وتشكيل كبريتات الزنك.

Zn + CuSO4 -> ZnSO4 + نحاس

وفقًا للتفاعل ، يكون الزنك المتسلسل أكثر تفاعلًا من النحاس ، لذلك عند إضافة الزنك إلى محلول كبريتات النحاس ، يتم استبدال النحاس بالزنك ويشكل ZnSo4. يصبح المحلول ذو اللون الأزرق عديم اللون.

طاقة جيبس ​​وعفويته

If ∆G (جهد ديناميكي حراري يستخدم لحساب الحد الأقصى من العمل المنجز بواسطة نظام مغلق) يكون سالبًا ، من التفاعل سيكون تلقائيًا

ذلك لأن التفاعل يستمر في الاتجاه الذي يؤدي فيه النظام عملًا مفيدًا ، مما يتسبب في انخفاض طاقة جيبس.

يتم إعطاء تغيير طاقة جيبس ​​لعملية ما بواسطة المعادلة

                                            ∆G = ∆H - T ∆S

من الواضح أن عفوية العملية تعتمد على ∆H و S و T لهذه العملية

بعض النقاط التي يجب تدوينها ؛

1) إذا كانت ∆H سالبة و S موجبة ، فسيكون ∆G سالبًا وسيكون رد الفعل تلقائيًا بالتأكيد

2) إذا كانت كل من ∆H و S سالبة ، فإن G ستكون سالبة وستكون العملية عفوية فقط عند درجات حرارة منخفضة بدرجة كافية بحيث تكون ∆H> T ∆S عدديًا

3) إذا كان كل من ∆H و S موجبين ، فسيكون الأمر سالبًا وستكون العملية تلقائية فقط في درجات حرارة عالية بما يكفي بحيث تكون ∆H <T ∆S عدديًا

4) إذا كانت ∆H موجبة وكانت S سالبة ، فسيكون ∆G موجبًا وسيكون التفاعل بالتأكيد غير تلقائي في جميع درجات الحرارة

∆G vale للتفاعل أعلاه هو حوالي -212 عند 298K وهو سلبي وبالتالي هو رد فعل تلقائي.

اضافة معدن الصوديوم فى الماء

يتفاعل معدن الصوديوم عند إضافته إلى الماء تلقائيًا مع الماء الذي يخضع لتفاعل طارد للحرارة وينتج كمية كبيرة من الحرارة.

ينتمي الصوديوم إلى عناصر المجموعة 1 في الجدول الدوري وله إلكترونات تكافؤ واحدة ، لذا فهم مستعدون لفقد هذا الإلكترون للحصول على التكوين الإلكتروني للغاز النبيل الذي يكون مستقرًا للغاية.

لذلك ، عندما يضاف الصوديوم إلى الماء فإنها تتفاعل بسهولة وتعطي هيدروكسيد الصوديوم و HXNUMX2 غاز بكمية كبيرة من الحرارة.

2 نا (ق) + 2 ح2O -> 2NaOH (Aq) + H.2 (غاز)

ذوبان الجليد

ذوبان الجليد في الماء هو عملية تلقائية يمتص فيها الجليد الحرارة من المناطق المحيطة ويذوب خلال تفاعل تلقائي ماص للحرارة.

وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تظل الزيادة في إنتروبيا التفاعل ثابتة للتفاعلات القابلة للانعكاس بينما تزداد لتفاعل لا رجوع فيه (تفاعل تلقائي)

كما أن ذوبان الجليد يحدث بشكل تلقائي مثال على رد الفعل.

H2يا (الجليد) -> ح2O (سائل)

إن ميل الجليد إلى الذوبان إلى الحالة السائلة يرجع إلى أن الاضطراب في السائل أكثر منه في الحالة الصلبة ، وبالتالي فإن الانتروبيا في السائل ستكون أكثر مقارنة بالجليد ، وبالتالي تخضع لتفاعل تلقائي.

تبخير الماء

يؤدي تبخير الماء إلى الغاز إلى زيادة العشوائية بسبب الانتروبيا وبالتالي جعل التفاعل تلقائيًا.

H2O (سائل) -> H.2O (غاز)

إن تبخير الماء إلى الجليد هو تفاعل تلقائي ماص للحرارة حيث يمتص الماء الحرارة من البيئة وبسبب هذه الزيادة في درجة الحرارة سوف يؤدي إلى تبخير الماء إلى الغاز مما يزيد من اضطراب جزيئات الغاز وكذلك الانتروبيا.

انقسام ذرة مشعة

الانشطار التلقائي هو مثال على التفاعل التلقائي حيث تنقسم نوى غير مستقرة إلى أجزاء مع إطلاق كمية كبيرة من الطاقة.

الانشطار العفوي هو نوع من الاضمحلال الإشعاعي الذي يكون فيه نظير مع انقسام نوى غير مستقر ويتحول إلى أكثر استقرارًا النوى عن طريق انبعاث الإشعاع. يختلف معدل اضمحلال النوى باختلاف النظائر. إنه مثال جيد لرد الفعل التلقائي.

cf252 -> Xe140 + رو108 + 4n + طاقة

تفاعل أوكتاهيدراتي هيدروكسيد الباريوم مع كلوريد الأمونيوم الجاف

تفاعل أوكتاهيدراتي هيدروكسيد الباريوم مع كلوريد الأمونيوم الجاف هو تفاعل تلقائي مع قيمة ميكروغرام سالبة.

با (يا)2 .8H2يا (S) + 2NH4Cl (S) -> 2BaCl2.2H2يا (عبد القدير) + 8 ح2يا (ل) + 2NH3(ز)

∆H = 63.5 كيلوجول / مول

T = 298 ك

∆S = 0.368J / K · مول

 ∆G = ∆H -T ∆S

      = 63.5 -298 (.368) = -46.1 كيلوجول

طاقة جيبس ​​هي رد فعل سلبي يحدث بشكل تلقائي.

يوفر تفاعل احتراق الفحم

تفاعل احتراق الفحم هو مثال على التفاعل التلقائي وهو سبب حرائق الفحم في البيئات غير الخاضعة للرقابة.

الفحم + O2 -> CO + CO2 +H2O + الحرارة

يميل الفحم إلى التسخين الذاتي بسبب الأكسدة التلقائية لمركباته ، مما يجعل الاحتراق التلقائي السبب الأكثر شيوعًا للحرق غير المنضبط. هناك العديد من حرائق الفحم التي تحدث في جميع أنحاء العالم والتي كانت مشتعلة منذ آلاف السنين

يوفر تفاعل الخل مع صودا الخبز

تفاعل صودا الخبز (NaHCO3) بالخل (CH3COOH) هو تفاعل عفوي طارد للحرارة مع المحتوى الحراري لتكوين المنتج أقل من المحتوى الحراري للمادة المتفاعلة

NaHCO3 + CH3COOH -> CO2 + H2O + CH3كونا

تشكيل الصدأ

تكوين الصدأ هو تفاعل طارد للحرارة تلقائيًا يحدث فيه صدأ الحديد للأكسجين في وجود الرطوبة

عندما يتعرض الحديد أو سبائكه للأكسجين في وجود رطب يخضع لتفاعل الأكسدة والاختزال بين الأكسجين والحديد.

على سبيل المثال ؛ تآكل الحديد. في هذا التفاعل تتكون طبقة حمراء من أكسيد الحديد

رد فعل

Fe (s) + 2H+ +1/2 س2 -> الحديد2+ + H2O

تم العثور على قيمة ∆G للتفاعل أعلاه لتكون سلبية وبالتالي هو رد فعل عفوي

تحويل الماس إلى الجرافيت

يعتبر تحويل الماس إلى الجرافيت عملية تلقائية لأن الجرافيت أكثر استقرارًا تآصل الكربون من الماس

يظهر التفاعل العفوي الميل إلى اكتساب حالة من الحد الأدنى من الطاقة

مثال على رد الفعل العفوي

مثال على رد الفعل العفوي

الماس هو تآصل ثابت عند ضغط مرتفع للغاية وفي الظروف العادية تكون الطاقة الحركية لجزيئات الماس بطيئة إلى أن تكون غير موجودة تقريبًا.

لكنها غير مستقرة ديناميكيًا حراريًا ، لذا فهي تتحول إلى جرافيت أكثر استقرارًا وبطاقة منخفضة مقارنةً بالماس ، ولكن بسبب انخفاض تفاعل الطاقة الحركية ، يكون رد فعلها بطيئًا جدًا

لا تتطلب العملية تفاعلًا كيميائيًا مع عامل خارجي مطبق.

تمدد الغاز إلى منطقة الضغط المنخفض

يتمدد الغاز تلقائيًا في منطقة ذات ضغط منخفض. لا تحدث العملية العكسية من تلقاء نفسها.

تمدد الغاز إلى منطقة الضغط المنخفض هو مثال تفاعل تلقائي جيد. تدفق الغاز من منطقة الضغط المرتفع إلى المنخفض هو عملية طبيعية وتستمر في التمدد حتى يتم الوصول إلى حالة من الضغط المنتظم.

توصيل الحرارة إلى الجسم الأكثر برودة

يتم إجراء الحرارة تلقائيًا على طول جسم من الطرف الأكثر سخونة إلى الطرف الأكثر برودة حتى تصبح درجة الحرارة موحدة على طول الجسم

إذا كان القضيب المعدني ساخنًا في أحد طرفيه وباردًا من الطرف الآخر ، يتم إجراء الحرارة من الطرف الأكثر سخونة إلى الطرف الأكثر برودة ولن يحدث تدفق الحرارة في الاتجاه العكسي ، لذلك ، لا يصبح الجسم البارد الذي يلامس الجسم الساخن أكثر برودة ، فإنه يصبح أكثر سخونة.

تعمل الطاقة الحرارية وفقًا لهذا المبدأ وتحويل الحرارة أو الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية.

تحييد حمض قوي بقاعدة قوية

عندما يتم تحييد حمض قوي بقاعدة قوية ، يظل المحتوى الحراري المعادل دائمًا ثابتًا ولا يعتمد على الحمض أو القاعدة المستخدمة.

المحتوى الحراري لقيمة التعادل سيكون دائمًا -57.32KJ / mol. يعد تحييد حمض قوي بقاعدة قوية مثالاً على التفاعل التلقائي

ضع في اعتبارك معادلة هيدروكسيد الصوديوم (قاعدة قوية) بواسطة حمض الهيدروكلوريك (حمض قوي). تتأين تمامًا في حالة المحلول ، وبالتالي ستكون إنتروبيا التفاعل عالية.

H+Cl- + نا+OH- -> نا+Cl- +H2O

إن ∆G قيمة التفاعل أعلاه سلبية وبالتالي فهي رد فعل تلقائي.

انتشار المذاب من المركز إلى المحلول المخفف

الانتشار التلقائي للمذاب من محلول أكثر تركيزًا إلى محلول أقل تركيزًا عند ملامسته له ويستمر حتى الوصول إلى حالة التركيز المنتظم.

عندما يتم شراء محلول مركز من المذاب ملامسًا لمحلول مخفف منه ، يكون هناك انتشار صافٍ للمذاب من الأول إلى الأخير وليس في الاتجاه الآخر.

كلوريد الكوبالت الثنائي مع كلوريد الثيونيل

تفاعل كلوريد الكوبالت (II) مع كلوريد الثيونيل هو مثال على تفاعل عفوي مثل إنتروبيا رد الفعل مرتفع جدا.

COCl2.6H2O (S) + 6SOCl2(ل) -> COCl2(ق) + 12 HCl (ز) + 6SO2(ز)

يتكون المنتج في 12 مول من غاز حمض الهيدروكلوريك و 6 مولات من أكسيد الكبريت2 يتشكل الغاز وبسبب الإنتروبيا التي تعتبر مقياسًا للاضطراب سوف تزداد وتجعل التفاعل ممكنًا ، أي بشكل تلقائي.

خل مع حامض

تفاعل الخل مع الحمض هو رد فعل عفوي لأن قيمة ∆G سلبية.

NaHCO3(S) + HCL (aq) -> NaCl (aq) + H2O (ل) + كو2

المنتجات المتكونة في حالة سائلة وغازية ، لذا سيكون الاضطراب أكثر مقارنةً بالمتفاعل ، وبالتالي ستزيد الانتروبيا أيضًا مما يجعل طاقة جيبس ​​سالبة.

تشكيل ثاني أكسيد الكربون

تشكل ثاني أكسيد الكربون من أول أكسيد الكربون والأكسجين تفاعل طارد للحرارة تلقائيًا في حالة قياسية.

ثاني أكسيد الكربون (ز) + 1 / 2O2(ز) -> أول أكسيد الكربون2(ز)

ال ∆S = ∆S المنتجات  - ∆S المتفاعل

              = 213.65- [197.65 + (205.0)]

-86.55J / ك مول

∆G = ∆H - T ∆S

       = 282800 جول / مول - 298 ك (-86.5 جول / ك · مول)

       = -257023 جول / مول

∆G سلبي

يوفر تفاعل حمض الخليك مع الإيثانول

تفاعل حمض الأسيتيك مع الإيثانول هو تفاعل تلقائي ولكن المحتوى الحراري للتفاعل يكون صفرًا.

يتحد حمض الخليك والإيثانول معًا ويطلقان جزيء الماء مكونًا أسيتات الإيثيل.

استنتاج -

من الأمثلة المذكورة أعلاه يمكننا أن نستنتج أن التفاعل التلقائي هو عملية طبيعية ولا يمكن عكسه من تلقاء نفسه ويمكن أن يكون التفاعل تلقائيًا فقط عندما تكون الانتروبيا أعلى من المحتوى الحراري للتفاعل ويجب أن تكون G سالبة.

لينا كارانكال

مرحباً .. أنا لينا كارانكال ، لقد أكملت درجة الماجستير في الكيمياء. أحب دائمًا استكشاف مجالات جديدة في مجال الكيمياء. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة والسفر والاستماع إلى الموسيقى.

آخر المقالات