Ключевое различие между спонтанными и неспонтанными реакциями заключается в том, что спонтанные реакции имеют отрицательную свободную энергию Гиббса, тогда как неспонтанные реакции имеют положительную свободную энергию Гиббса.
Реакции могут быть как химическими, так и биологическими. Мы можем разделить эти реакции на две категории: спонтанные реакции и неспонтанные реакции. Спонтанная реакция происходит без какого-либо внешнего воздействия. Но неспонтанные реакции не могут развиваться без внешнего воздействия. Давайте обсудим более подробно эти реакции и сведем в таблицу разницу между спонтанными и неспонтанными реакциями.
Что такое спонтанные реакции?
Спонтанные реакции – это химические или биологические реакции, протекающие без влияния какого-либо внешнего фактора. Более того, эти реакции способствуют увеличению энтропии при уменьшении энтальпии термодинамической системы. Поскольку эти реакции не нуждаются во внешнем факторе, они происходят естественным образом. Следовательно, эти реакции благоприятствуют образованию продуктов в условиях, в которых протекает реакция. Свободная энергия Гиббса самопроизвольной реакции является отрицательной величиной.
Большинство спонтанных реакций протекают быстро, потому что они благоприятствуют образованию продуктов, а не сохранению реагента в его нынешнем виде. Пример: горение водорода. Но некоторые реакции протекают крайне медленно. Пример: преобразование графита в алмазы. Более того, в некоторых обратимых реакциях одно направление реакции предпочтительнее другого. Например, при образовании двуокиси углерода и воды из угольной кислоты предпочтение отдается прямой реакции; образование углекислого газа и воды происходит самопроизвольно.
H2CO3 ↔ CO2 + H2 О
Что такое неспонтанные реакции?
Несамопроизвольные реакции – это химические или биологические реакции, которые не могут протекать без влияния какого-либо внешнего фактора. Поэтому в естественных условиях эти реакции не протекают.
Рисунок 01: Сравнение спонтанных и неспонтанных реакций
Таким образом, мы должны предоставить какой-то внешний фактор для развития этих реакций. Пример: мы можем нагреть, создать некоторое давление, добавить катализатор и т. д. Более того, свободная энергия Гиббса положительна для этих реакций.
Почти все несамопроизвольные реакции являются эндотермическими; они выпускают энергию наружу. Эти реакции сопровождаются уменьшением энтропии. Пример: образование монооксида азота (газа NO) в результате реакции между кислородом и азотом в нашей атмосфере происходит самопроизвольно при нормальных условиях температуры и давления. Однако эта реакция протекает при очень высоких температурах.
В чем разница между спонтанными и неспонтанными реакциями?
Спонтанные реакции – это химические или биологические реакции, протекающие без влияния какого-либо внешнего фактора. Они способствуют увеличению энтропии при уменьшении энтальпии термодинамической системы. Кроме того, свободная энергия Гиббса спонтанной реакции является отрицательной величиной. Принимая во внимание, что неспонтанные реакции - это химические или биологические реакции, которые не могут протекать без влияния какого-либо внешнего фактора. Они не способствуют увеличению энтропии или уменьшению энтальпии при нормальных условиях. Кроме того, свободная энергия Гиббса несамопроизвольной реакции является положительной величиной.
Резюме – спонтанные и неспонтанные реакции
Все реакции относятся к двум типам реакций, таким как спонтанные реакции и неспонтанные реакции. Разница между спонтанными и неспонтанными реакциями заключается в том, что спонтанные реакции имеют отрицательную свободную энергию Гиббса, тогда как неспонтанные реакции имеют положительную свободную энергию Гиббса.
