1. Föreläsning 8: Spontanitet och entropi forts.
Kapitel 10
10.9 Fri energi och kemiska reaktioner
Rekommenderade uppgifter
53, 54

2. Bedömning av tecknet på ∆S
Vi ska se hur man kan resonera sig fram till huruvida en process, t ex en kemisk
reaktion, är förknippad med en positiv eller negativ entropiförändring.
Uppgift 10-42 i boken:
a) 2 H2S (g) + SO2 (g) → 3 S (s,rombisk) + 2 H2O (g)
Molekyler i gas har mycket mer frihet. Vi går från tre mol gasformiga reaktanter
till 2 mol gasformiga produkter, alltså ∆ngas=-1 mol. Av detta följer att ∆S<0.
b) 2 SO3 (g) → 2 SO2 (g) + O2 (g)
I detta fall blir ∆ngas=1 mol vilket leder oss till slutsatsen att ∆S>0.
c) Fe2O3 (s) + 3 H2 (g) → 2 Fe (s) + 3 H2O (g)
I detta fall finner vi att ∆ngas=0 vilket gör detta fall svårbedömt. Här vore det
praktiskt om vi hade ett sätt att beräkna ∆S.

3. Bedömning av tecknet på ∆S
Vi utnyttjar appendix 4 i boken för att beräkna ∆S0 med hjälp av
produkter
∆S
0
reaktion
=
∑
reaktanter
0
i
νiS −
i
∑
ν i Si0
i
∆Sreaktion=[2 mol · 27 J/(K·mol)+3 mol · 189 J/(K·mol)] –
[1 mol · 90 J/(K·mol)+3 mol · 131 J/(K·mol)] = 138 J/K > 0
10-38 i boken: Vilket alternativ har högst S0 vid 1 atm och 25˚C?
a) grafit (s) eller diamant (s)
Grafit är mindre välordnad än diamant och har därför större entropi.
b) C2H5OH (l) eller C2H5OH (g)
Molekyler av samma slag i gasfas har mycket mer frihet och därför
större entropi.
c) CO2 (s) eller CO2 (g)
Samma sak gäller molekyler i gasfas jämfört med molekyler i fast fas.

4. Bedömning av tecknet på ∆S
d) N2O (g) eller He (g)
Mer komplexa molekyler har mer sätt varvid energi kan fördelas på t ex
mer sätt att vibrera och rotera. Lustgasmolekyler har högre entropi.
e) HF (g) eller HCl (g)
Ett svårbedömt fall. Klor har atomnummer 17 och fluor 9, alltså har klor
fler elektroner och HCl har därmed högre entropi.
Fri energi och jämvikt vid smältpunkten
Betrakta processen där is smälter till vatten H2O (s) → H2O(l)
För denna process är ∆S>0 och ∆H>0 eftersom molekyler i vätska har större frihet
och eftersom det krävs värme (q=∆H>0 endoterm process) för att smälta is.
Är detta en spontan process eller ej?
Svaret beror på T vilket vi inser när vi studerar ∆Stot eller ∆G
∆S tot = −
∆H
+ ∆S
T
om T är hög blir ∆H/T litet och ∆Stot≈∆S>0
processen spontan
om T är låg blir ∆H/T stort och ∆Stot≈-∆H/T<0
processen inte spontan

5. Fri energi och jämvikt vid smältpunkten
Samma slutsats kan dras genom att studera ∆G
∆ G = ∆ H − T ∆S
om T är hög blir T∆S stort och ∆G≈-T∆S<0
processen spontan
om T är låg blir T∆S litet och ∆G≈∆H>0
processen inte spontan
Ett negativt värde på ∆G innebär att ∆Stot är positiv och därmed är processen
ifråga spontan
Sammanfattningsvis kan sägas att ...
Om ∆H<0 och ∆S>0 så är processen spontan vid alla T (omvända processen ej
spontan vid något T)
Om ∆H>0 och ∆S>0 så är processen spontan vid höga T (omvända processen
spontan vid låga T)
Om ∆H<0 och ∆S<0 så är processen spontan vid låga T (omvända processen
spontan vid höa T)
Om ∆H>0 och ∆S<0 så är processen inte spontan vid något T (omvända
processen spontan vid alla T)