При химической реакции

Мерой неупорядоченности состояния системы служит термодинамическая функция, получившая название энтропии.

Состояние системы можно характеризовать микросостояни-ями составляющих ее частиц, то есть их мгновенными координатами и скоростями различных видов движения в различных направлениях. Число микросостояний системы называется термодинамической вероятностью системы W. Так как число частиц в системе огромно (например, в 1 моль содержится 6,02·10²³ эле-ментарных объектов), то термодинамическая вероятность системы выражается огромными числами. Поэтому пользуются логарифмом термодинамической вероятности ln W: k ∙ ln W = S, где k – постоянная Больцмана. Энтропия, отнесенная к одному молю вещества, имеет единицу величины Дж/(моль·К). Энтропия вещества в стандартном состоянии называется стандартной энтропией S ⁰.

В отличие от других термодинамических функций, можно определить не только изменение энтропии, но и ее абсолютное значение. Это вытекает из высказанного в 1911 г. М. Планком постулата, согласно которому «при абсолютном нуле энтропия идеального кристалла равна нулю». Этот постулат получил название третьего закона термодинамики.

По мере повышения температуры растет скорость различных движений частиц, то есть число их микросостояний и, соответственно, термодинамическая вероятность и энтропия вещества увеличиваются. При переходе вещества из твердого состояния в жидкое значительно увеличивается неупорядоченность, а следовательно, и энтропия вещества (S ⁰_пл). Особенно резко растет неупорядоченность вещества при его переходе из жидкого в газообразное состояние (S ⁰_кип). Энтропия увеличивается при переходе вещества из кристаллического в аморфное состояние. Энтропия простых веществ является периодической функцией порядкового номера элемента. Увеличение числа атомов в молекуле и усложнение молекулы приводят к увеличению энтропии.

Изменение энтропии системы в результате протекания химической реакции (D _r S ⁰) (энтропия реакции) равно сумме энтро-пий продуктов реакции за вычетом энтропий исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. Изменение энтропии системы (энтропия реакции) в результате протекания химической реакции равно:

dD + bB = lL + mM; (2.15)

D _rS ⁰ = lS ⁰(L) + mS ⁰(M) – dS ⁰(D) – bS ⁰(B). (2.16)

Пример 3. При стандартных состояниях реагентов и продуктов процесса рассчитайтеэнтропию реакции СH₄ + Н₂О = CO + 3Н₂.

Решение. Запишем в соответствии с уравнением (2.15):

D _rS ⁰ = S ⁰(CO) + 3 S ⁰(H₂) – S ⁰(CH₄) – S ⁰(Н₂О_(Г)) =

= 1 моль · 197,54 Дж/моль · К + 3 моль · 130,58 Дж/моль · К –

– 1 моль ∙ 186,19 Дж/моль · К – 1 моль · 188,7 Дж/моль · К = 214,39 (Дж/К).

Ответ: D _rS ⁰ = 214,39 Дж/ К.