Slayt 1

İKİNCİ HAFTA
Termodinamiğin 2. ve 3. yasaları.
Entropi. Serbest enerji.
Termodinamiğin
II. Kanunu. Entropi
Kimyacı, kimyasal olayların kendiliğinden olup
olmadığı sorusuna cevap aramıştır. Çoğunlukla
geçerli olan ekzotermik olaylar kendiliğinden
cereyan eder, endotermik olaylar kendiliğinden
yürümez kuralı ortaya atılmıştır. İşte
termodinamiğin ikinci kanunu, kendiliğinden
olma olayını kesinlikle tarif etmek için, entropi
ve serbest enerji kavramlarını getirmiştir.
Kendiliğinden olma olayları karışıklığın,
düzensizliğin karmaşanın en yüksek olduğu
yöne doğru ilerler. Evrenin düzensizliği daima
artmaktadır. İşte bu düzensizlik, karışıklık miktarı
entropi olarak tarif edilmektedir. Entropi büyük S
harfi ile gösterilir. Entropi de her bir sistem için
net olarak hesaplanamaz ancak sistemin son
hali ile ilk hali arasındaki entropi farkı miktarı
olarak ölçülebilir.
S = S2 - S1
Entropi değişimi
İlk halin entropisi
Son halin entropisi
Entropinin artışına ve azalışına neden olan
olaylardan bazılarını şöyle sıralayabiliriz:
Entropinin artışına sebep
olan olaylar
Entropinin azaldığı olaylar
Sıcaklık artışı
Sıcaklık azalışı
Bir katının erimesi
Bir sıvının soğutulması
Bir sıvının buharlaşması
Bir gazın yoğunlaştırılması
Aynı fazda
karıştırılması
iki
maddenin Bir gazı daha küçük hacme
koyma
Bir sıvıda bir gaz veya katının Bir reaksiyonda
çözünmesi
sayısının azalması
Bir gazın genişlemesi
gaz
mol
Toplam mol, atom,
sayısının azalması
iyon
Termodinamiğin III. Kanunu.
Mutlak Entropiler
İç enerji ve entalpinin sadece E ve H olarak
değişimleri hesaplanabilmekte iken hem entropi
değişimi hem de mutlak entropi
hesaplanabilmektedir. Bu kolaylığı bize
termodinamiğin üçüncü kanunu verir.
Termodinamiğin üçüncü kanunu, mükemmel bir
kristalin mutlak sıfır noktasındaki entropisi
sıfırdır der.
0 K de mükemmel kristal olan F2 nin
standart entropisinin (S298) bulunması.
Kimyasal Reaksiyonlarda
Entropi Değişimi
Belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen bir kimyasal
reaksiyonun entropi değişimi ürünlerin entropisi ile
başlangıç maddelerinin entropisi farkına eşittir.
Entalpi değişimlerinde olduğu gibi entropi değişimleri
de sadece son hal ile ilk hale bağlıdır. Reaksiyonun
geçtiği yollara bağlı değildir. Hess Kanunu entropi
değişimlerine de uygulanabilir.
Serbest Enerji
Fiziksel olaylarla kimyasal olayların kendiliğinden olup
olamayacağı hususunun tahmin edilmesi hakkında
kaba olarak ekzotermik reaksiyonlar kendiliğinden olur
diyorduk. İkinci ve biraz daha kesin tahminimiz entropi
artışı olursa reaksiyon kendiliğinden olur demiştik.
Böylece hem entropi artışı olan ve hem de aynı
zamanda dışarıya ısı veren (ekzotermik) reaksiyonlar
kesinlikle kendiliğinden yürür diyebiliriz. Fakat
ekzotermik olmadığı halde entropi artışı olan ve
ekzotermik olup entropi artışı göstermeyen
reaksiyonların kendiliğinden olup olamayacağını
söyleyemeyiz. 1876 da J.W.Gibbs bunu açıklığa
kavuşturmuştur.
1876 da J.W.Gibbs bir reaksiyonun kendiliğinden
olup olmadığı hakkında kesin bir bilgi veren
Gibbs serbest enerjisi bağıntısını bulmuştur:
Bu bağıntıya göre G hesaplanır ve bulunan değere
bakılarak reaksiyonun kendiliğinden yürüyüp yürüyemediği
belirlenir:
G < 0
reaksiyon kendiliğinden olur.
G > 0
reaksiyon kendiliğinden olmaz.
G = 0
reaksiyon dengededir.