6.3 Hvilke faktorer avgjør om en reaksjon er spontan?

For at en prosess skal være spontan (gå av seg selv), må ∆G < 0. Det betyr at ∆HT∆S < 0. Du skal studere fire reaksjoner som alle er spontane. Du skal vurdere om hver reaksjon er endoterm eller eksoterm, og om entropien i reaksjonen øker eller minker. For å kunne vurdere dette må du se på hva som skjer i reaksjonen, og helst skrive reaksjonsligningen. (Se viktig tekst øverst på side 110 i grunnboken.) De fire reaksjonene er

-  et telys brenner (telyset består av hydrokarboner)

-  et magnesiumbånd brenner

-  en blanding av sitronsyre og natriumhydrogenkarbonat reagerer
   med vann

-  hornsalt blir varmet opp

 

Problemstilling

Hvilken rolle spiller faktorene ∆H, T og ∆S i hver av disse fire spontane reaksjonene?

 

UTSTYR

Fellesutstyr

  • sitronsyre
  • NaHCO3(s), natriumhydrogenkarbonat (natron)
  • NH4HCO3(s), hornsalt
  • vann
  • teskjeer i stål

 

Utstyr for gruppen

  • Mg(s), magnesiumbånd, 5 cm
  • telys
  • plastbeger/begerglass
  • metalltang eller pinsett
  • gassbrenner og fyrstikker

 

Fremgangsmåte og observasjoner

1) Tenn telyset og avgjør om reaksjonen er eksoterm eller endoterm.

2) Tenn magnesiumbåndet med gassbrenneren. (Ikke se direkte på flammen.) Avgjør om reaksjonen er eksoterm eller endoterm.

3) Ta én teskje sitronsyre og én teskje natriumhydrogenkarbonat i et plastbeger. Tilsett ca. 20 mL vann. Observer (se, hør, føl på begeret) og noter observasjonene.

4) Varm opp litt hornsalt i en teskje med en brenner. Noter hva som skjer med stoffet.

 

Resultater og spørsmål

a) Er reaksjonen i punkt 1 eksoterm eller endoterm?

Vi kan skrive en ordligning for reaksjonen slik:

    faste hydrokarboner + oksygengass   →   karbondioksidgass + vanndamp

Vurder om entropien øker eller minker i systemet. Begrunn hvorfor reaksjonen er spontan.

b) Er reaksjonen i punkt 2 eksoterm eller endoterm? Skriv ligning for reaksjonen og vurder om entropien øker eller minker i systemet. Begrunn hvorfor reaksjonen er spontan.

c) Gjør tilsvarende vurderinger for reaksjon 3 og 4.

 

Risikovurdering

Egenskaper ved stoffene

  • NaHCO3(s), hornsalt, sitronsyre: Vurdert ikke merkepliktig.
  • Mg(s): Brannfarlig fast stoff.

Faremomenter ved gjennomføring

Åpen flamme (gassbrenner). Intenst lys fra brennende magnesium.

Spesielle tiltak

Unngå løst hår og løse klær. Unngå å se direkte på brennende magnesium.

Avfallshåndtering

Rester av natron, hornsalt og sitronsyre kastes som restavfall. Løsninger tømmes i vasken. Rester av Mg(s) kastes som brannfarlig avfall.