Une réaction qui a un besoin naturel de se produire d'elle-même dans un ensemble donné de conditions (une fois imitée si nécessaire) et qui passe d'un état de non-équilibre à un état d'équilibre est appelée réaction spontanée.
- La réaction du zinc avec le sulfate de cuivre
- Ajout de sodium métallique dans l'eau
- fonte de la glace
- Vaporisation de l'eau
- Fractionnement d'un atome radioactif
- La réaction de l'hydroxyde de baryum octahydraté avec du chlorure d'ammonium sec
- La réaction de combustion du charbon
- La réaction du vinaigre avec le bicarbonate de soude
- Formation de rouille
- Conversion du diamant en graphite
- Expansion du gaz dans la région de basse pression
- Conduction de la chaleur vers l'objet le plus froid
- Neutralisation d'un acide fort par une base forte
- Diffusion du soluté d'une solution concentrée à une solution diluée
- Chlorure de cobalt (II) avec chlorure de thionyle
- Vinaigre avec acide
- Formation de dioxyde de carbone
- La réaction de l'acide acétique et de l'éthanol
La réaction du zinc avec le sulfate de cuivre
Le zinc, plus réactif que le cuivre, subit une réaction spontanée réaction exothermique dans lequel le cuivre est remplacé par du zinc et forme du sulfate de zinc.
Zn + CuSO4 –> ZnSO4 +cu
Selon la réactivité, la série Zinc est plus réactive que le cuivre, donc lorsque le zinc est ajouté à une solution de sulfate de cuivre, le cuivre est remplacé par du zinc et forme ZnSo4. La solution de couleur bleue devient incolore.
L'énergie et la spontanéité de Gibbs
If ∆G (un potentiel thermodynamique utilisé pour calculer le travail maximal effectué par un système fermé) est négatif, alors la réaction sera spontanée
C'est parce que la réaction se déroule dans la direction dans laquelle le travail utile est effectué par le système, provoquant une diminution de l'énergie de Gibbs.
Le changement d'énergie de Gibbs pour un processus est donné par l'équation
∆G = ∆H – T ∆S
Il est évident que la spontanéité d'un processus dépend de ∆H, ∆S et T de ce processus
Quelques points à noter;
1) Si ∆H est négatif et ∆S est positif alors ∆G sera négatif et la réaction sera définitivement spontanée
2) Si ∆H et ∆S sont tous deux négatifs alors ∆G serait négatif et le processus ne serait spontané qu'à des températures suffisamment basses pour que ∆H > T ∆S numériquement
3) Si ∆H et ∆S sont positifs, la chose serait négative et le processus ne serait spontané qu'à des températures suffisamment élevées pour que ∆H < T ∆S numériquement
4) Si ∆H est positif et ∆S est négatif alors ∆G sera positif et la réaction sera définitivement non spontanée à toutes les températures
La valeur ∆G pour la réaction ci-dessus est d'environ -212 à 298K, ce qui est négatif et est donc une réaction spontanée.
Ajout de sodium métallique dans l'eau
Lorsqu'il est ajouté à l'eau, le sodium métallique réagit spontanément avec l'eau en subissant une réaction exothermique et produit une grande quantité de chaleur.
Le sodium appartient aux éléments du groupe 1 du tableau périodique et possède 1 électron de valence, il est donc prêt à perdre cet électron pour obtenir une configuration électronique de gaz noble très stable.
Ainsi, lorsque du sodium est ajouté à l'eau, il réagit facilement et donne NaOH et H2 gaz avec une grande quantité de chaleur.
2Na(s) + 2H2O -> 2NaOH (Aq) + H2 (gaz)
fonte de la glace
La fusion de la glace en eau est un processus spontané dans lequel la glace absorbe la chaleur de l'environnement et fond en subissant une réaction spontanée endothermique.
Selon la deuxième loi de la thermodynamique, l'augmentation de l'entropie d'une réaction reste constante pour les réactions réversibles alors qu'elle augmente pour une réaction irréversible (réaction spontanée)
La fonte des glaces est également une exemple de réaction.
H2O (glace) -> H2O (Liquide)
La tendance de la glace à fondre à l'état liquide est due au fait que le désordre dans un liquide est plus important que dans un solide et que, par conséquent, l'entropie du liquide sera supérieure à celle de la glace qui subit ainsi une réaction spontanée.
Vaporisation de l'eau
La vaporisation de l'eau en gaz augmente le caractère aléatoire car et donc l'entropie et rend la réaction spontanée.
H2O (liquide) -> H2O (gaz)
La vaporisation de l'eau en glace est une réaction endothermique spontanée dans laquelle l'eau absorbe la chaleur de l'environnement et, en raison de cette augmentation de température, va vaporiser l'eau en gaz, augmenter le désordre dans les molécules d'un gaz ainsi que l'entropie.
Fractionnement d'un atome radioactif
La fission spontanée est un exemple de réaction spontanée dans lequel un noyau instable se divise en fragments avec une libération d'une grande quantité d'énergie.
La fission spontanée est un type de désintégration radioactive dans laquelle un isotope avec des noyaux instables divisé et converti en plus stable noyaux en émettant un rayonnement. Le taux de désintégration des noyaux varie pour différents isotopes. C'est un bon exemple de réaction spontanée.
cf252 –> Xe140 + Ru108 + 4n + énergie
Réaction de l'hydroxyde de baryum octahydraté avec du chlorure d'ammonium sec
La réaction de l'hydroxyde de baryum octahydraté avec le chlorure d'ammonium sec est une réaction spontanée avec une valeur ∆G négative.
Ba (OH)2 .8H2O(S) + 2NH4Cl(S) -> 2BaCl2.2H2O (aq) + 8H2O(l) + 2NH3(G)
∆H = 63.5 KJ/ mol
T = 298K
∆S =0.368J/Kmol
∆G =∆H -T ∆S
= 63.5 -298 (368) = -46.1 KJ
L'énergie de Gibbs est négative, ce qui rend la réaction spontanée.
La Réaction de combustion du charbon
La réaction de combustion du charbon est un exemple de réaction spontanée et est et est la raison des feux de charbon dans des environnements non contrôlés.
Charbon + O2 –> CO + CO2 +H2O + Chaleur
Le charbon a tendance à s'auto-échauffer en raison de son auto-oxydation de ses composés, ce qui fait de la combustion spontanée la cause la plus fréquente de combustion incontrôlée. De nombreux incendies de charbon se produisent dans le monde et brûlent depuis des milliers d'années
La Réaction du vinaigre avec le bicarbonate de soude
Réaction du bicarbonate de soude (NaHCO3) avec du vinaigre (CH3COOH) est une réaction spontanée exothermique avec une enthalpie de formation de produit inférieure à celle de l'enthalpie du réactif
NaHCO3 +CH3COOH -> CO2 + H2OU + CH3COONa
Formation de rouille
La formation de rouille est une réaction exothermique spontanée dans laquelle la rouille du fer en oxygène a lieu en présence d'humidité
Lorsqu'un fer ou son alliage est exposé à l'oxygène en présence d'humidité, il subit une réaction redox entre l'oxygène et le fer.
Par exemple; Corrosion du fer. Dans cette réaction, une couche rouge d'oxyde de fer se forme
Réaction
Fe(s) + 2H+ +1/2 S2 –> Fe2+ + H2O
La valeur ∆G pour la réaction ci-dessus s'avère négative et est donc une réaction spontanée
Conversion du diamant en graphite
La conversion du diamant en graphite est un processus spontané car le graphite est plus stable allotrope du carbone que le diamant
La réaction spontanée montre la tendance à acquérir un état d'énergie minimale
exemple de réaction spontanée
Le diamant est un allotrope stable à très haute pression et dans des conditions normales l'énergie cinétique des particules de diamant tarde à être pratiquement inexistante.
Mais ils sont thermodynamiquement instables, ils se convertissent donc en graphite plus stable ayant une faible énergie par rapport au diamant, mais en raison d'une faible énergie cinétique, la réaction est très lente.
Le processus ne nécessite pas de réaction chimique avec un facteur externe appliqué.
Expansion du gaz dans la région de basse pression
Un gaz se dilate spontanément dans une région de basse pression. Le processus inverse ne se produit jamais de lui-même.
L'expansion du gaz dans la région à basse pression est un bon exemple de réaction spontanée Le flux de gaz d'une région à haute à basse pression est un processus naturel et il continue à se dilater jusqu'à ce qu'un état de pression uniforme soit atteint.
Conduction de la chaleur vers l'objet le plus froid
La chaleur est conduite spontanément le long d'un objet du plus chaud au plus froid jusqu'à ce que la température soit uniforme le long de l'objet
Si une barre de métal est chaude à une extrémité et froide à l'autre extrémité, la chaleur est conduite de l'extrémité la plus chaude à l'extrémité la plus froide et le flux de chaleur dans le sens inverse ne se produira pas. Ainsi, un objet froid en contact avec un objet chaud ne devient jamais plus froid, il devient plus chaud.
L'énergie thermique fonctionne sur ce principe et convertit la chaleur ou l'énergie thermique en énergie mécanique.
Neutralisation d'acide fort par une base forte
Lorsqu'un acide fort est neutralisé par une base forte, son enthalpie de neutralisation reste toujours constante et ne dépend pas de l'acide ou de la base utilisé.
La valeur d'enthalpie de neutralisation sera toujours de -57.32 KJ/mol. La neutralisation d'un acide fort par une base forte est un exemple de réaction spontanée
Considérons la neutralisation de NaOH (base forte) par HCl (acide fort). Ils sont complètement ionisés à l'état de solution et, par conséquent, l'entropie de la réaction sera élevée.
H+Cl- + Le+OH- -> Non+Cl- +H2O
Le ∆G la valeur de la réaction ci-dessus est négative et est donc une réaction spontanée.
Diffusion du soluté d'une solution concentrée à une solution diluée
La diffusion spontanée d'un soluté d'une solution plus concentrée vers une solution moins concentrée en contact avec lui et continue jusqu'à ce qu'un état de concentration uniforme soit atteint.
Lorsqu'une solution concentrée de soluté est mise en contact avec une solution diluée de celle-ci, il y a une diffusion nette du soluté de la première vers la seconde et non dans l'autre sens.
Chlorure de cobalt (II) avec chlorure de thionyle
Réaction du chlorure de cobalt (II) avec le chlorure de thionyle est un exemple de réaction spontanée comme l'entropie de la réaction est très élevée.
COCl2.6H2O(S) + 6SOCl2(l) -> COCl2(s) + 12HCl(g) + 6SO2(G)
Dans le produit formé 12 moles de gaz HCl et 6 moles de SO2 le gaz est formé et à cause de l'entropie qui est une mesure de désordre va augmenter et rendre la réaction possible c'est-à-dire spontanée.
Vinaigre avec acide
La réaction du vinaigre avec l'acide est une réaction spontanée car la valeur ∆G est négative.
NaHCO3(S) + HCL(aq) -> NaCl(aq) + H2O(l) + CO2
les produits formés sont à l'état liquide et gazeux, de sorte que le désordre sera plus comparé au réactif et donc l'entropie augmentera également, rendant l'énergie de Gibbs négative.
Formation de dioxyde de carbone
La formation de dioxyde de carbone à partir de monoxyde de carbone et d'oxygène est une réaction exothermique spontanée dans des conditions standard.
CO(g) + 1/2O2(g) -> CO2(G)
Le ∆S = ∆S Produit - ∆S réactif
=213.65- [197.65 + ½ (205.0)]
-86.55J/Kmol
∆G = ∆H – T ∆S
= 282800 J/mol – 298 k (-86.5 J/K mol)
=-257023 J/mol
∆G est négatif
La Réaction de l'acide acétique avec l'éthanol
La réaction de l'acide acétique avec un éthanol est une réaction spontanée mais son enthalpie de réaction est nulle.
L'acide acétique et l'éthanol se combinent et libèrent une molécule d'eau formant de l'acétate d'éthyle.
Conclusion -
À partir des exemples ci-dessus, nous pouvons conclure que la réaction spontanée est un processus naturel et ne peut pas être inversée par elle-même et qu'une réaction ne peut être spontanée que lorsque l'entropie est supérieure à l'enthalpie de la réaction et que ∆G doit être négatif.
Salut..Je m'appelle Lina Karankal, j'ai terminé ma maîtrise en chimie. J'aime toujours explorer de nouveaux domaines dans le domaine de la chimie.
En dehors de cela, j'aime lire, voyager et écouter de la musique.