Ce que jentends par réaction spontanée, cest que – Une réaction dont le G est négatif et qui se produit sans apport dénergie.
Lessence ne réagit avec loxygène que si une étincelle est fournie. Alors, comment peut-il sagir dune réaction spontanée?
Des réactions non spontanées se produisent-elles dans la nature? Si oui, sont-ils toujours lents? Si elles sont lentes, quelle est la différence entre une réaction spontanée lente et une réaction non spontanée?
Les réactions non spontanées sont-elles des énergies actives plus que celles des réactions spontanées?
Réponse
Les réactions spontanées signifient simplement que les produits seront plus faibles en énergie libre que les réactifs ($ \ Delta G $ est négatif). Si $ \ Delta G $ est négatif, alors il est énergétiquement favorable que la réaction se produise – en dautres termes, il y aura une libération dénergie due à la réaction.
La grandeur de $ \ Delta G $ (quelle est sa taille) ne dit rien sur la vitesse de réaction. Par exemple, la réaction entre lessence et loxygène dans latmosphère à température ambiante sera extrêmement lente, malgré un grand $ \ Delta G $ négatif. Cest parce que cette réaction a une grande énergie dactivation, $ E_A $.
Attendez. Lorsque deux réactifs entrent en collision, ils interagissent pour former une structure extrêmement instable appelée état de transition. Létat de transition est riche en énergie et nest PAS énergétiquement favorable, et ainsi létat de transition seffondre rapidement à nouveau et devient soit les réactifs, soit les produits. Vous pouvez le voir dans limage suivante.
En fonction de lénergie cinétique des réactifs, ils pourraient ne pas atteindre le haut de la courbe, auquel cas ils redeviendront réactifs. Mais sils entrent en collision assez rapidement et sont correctement positionnés lun par rapport à lautre, le sommet de la courbe est atteint et les produits se forment. Lénergie requise pour former létat de transition est lénergie dactivation.
Avec lessence et loxygène, lénergie dactivation est élevée. Ainsi, même si une énorme quantité dénergie est libérée pendant la réaction, elle a besoin dune étincelle pour surmonter son énergie dactivation. À partir de là, la chaleur générée par la réaction fournit lénergie dactivation.
Si cette réaction nétait pas spontanée, nous pourrions être en mesure de forcer la réaction, mais la réaction ne se poursuivrait pas delle-même.
Comme vous le savez, toutes les réactions ne se terminent pas. En effet, lénergie libre de Gibbs dépend des concentrations de réactifs et de produits, de sorte que lorsque les produits saccumulent et que les réactifs sont utilisés, $ \ Delta G $ se rapproche de 0, atteignant finalement léquilibre, où $ \ Delta G = 0 $. Visualisez ce scénario sur limage ci-dessus. Sil ny a pas de différence dans lénergie libre de Gibbs, les réactifs atteindront toujours létat de transition et se transformeront en produits. Mais lénergie requise pour que les produits atteignent létat de transition et deviennent des réactifs est équivalente, et donc la vitesse de la réaction directe est égale à la vitesse de la réaction inverse.
La différence entre les réactions qui atteindront un léquilibre et ceux qui se terminent est la magnitude du $ \ Delta G $ aux conditions standard (noté $ \ Delta G ° $). Cest une mesure de la façon dont la réaction est «intrinsèquement» énergétiquement favorable. Si $ \ Delta G ° $ est grand et négatif, la réaction se déroulera jusquà son terme. Sil est plus petit, la réaction établira un équilibre à un moment donné.
Cest au moins généralement vrai pour les réactions, où toutes les espèces restent dans la même phase je pense. Si vous envisagez une réaction où lun des produits est un gaz, qui séchappe de la solution de réactifs, alors les produits ne pourront pas se reformer en réactifs.
Réponse
Le mot « spontané » a des significations différentes dans la vie quotidienne et cela ne sert à rien. Je préfère considérer une réaction spontanée comme une réaction qui « est autorisée à se produire », sans aucune prédiction de la rapidité de la réaction. Si un la réaction nest pas autorisée – cest-à-dire quelle est non spontanée, elle ne peut pas se produire quelle que soit la tactique cinétique (catalyseur, concentration de réactif plus élevée) que nous essayons, sauf que si nous chauffons le système, la réaction pourrait se produire à la température parce que le delta G change.
Ma préférence serait de ne pas utiliser du tout le mot «spontané» pour les réactions chimiques mais t o définir une réaction qui est autorisée comme une réaction avec une grande constante déquilibre. Le lien entre le changement dénergie libre et K signifie quun grand K signifie un grand delta négatif G.La raison de cette approche est que les constantes déquilibre (K) sont des preuves expérimentales directes de la réaction – un grand K signifie que la réaction est pratiquement allée à achèvement.