Contenu
Les réactions sont classées comme exergoniques ou endergoniques par le changement d'une quantité appelée "énergie libre de Gibbs". Contrairement aux réactions énergétiques, une réaction exergonique peut survenir spontanément, sans qu'il soit nécessaire de saisir du travail. Cela ne signifie pas qu'une réaction se produira nécessairement simplement du fait de son effet exergonique - la vitesse à laquelle la réaction se produit pourrait être si lente qu'elle ne se produira jamais à une échelle de temps qui vous tient à cœur.
Gibbs Free Energy
L’énergie libre de Gibbs n’est pas appelée «énergie libre» parce qu’il n’ya pas de prix à payer, mais parce qu’elle mesure le travail non mécanique qu’un système peut effectuer. Si les réactifs d'un processus ont une énergie libre de Gibbs supérieure à celle des produits, le processus s'appelle exergonique, ce qui signifie qu'il libère de l'énergie. Une autre façon de le dire est de décrire la réaction comme étant spontanément thermodynamique, ce qui signifie que vous n'avez pas à travailler pour que la réaction se produise.
Exothermique vs Exergonique
De nombreuses réactions exergoniques, mais pas toutes, sont exothermiques, ce qui signifie qu'elles libèrent de la chaleur. Cependant, une réaction peut être exergonique et pourtant absorber de la chaleur ou être endothermique. Par conséquent, exothermique et exergonique ne vont pas nécessairement de pair. La principale différence entre eux réside dans la différence entre le travail et la chaleur; un processus exergonique libère de l'énergie par le travail, alors qu'un processus exothermique libère de l'énergie par la chaleur. De plus, un processus peut être exergonique à certaines températures mais pas à d'autres.
Entropie vs enthalpie
Les chimistes du dix-neuvième siècle ont trouvé les réactions endothermiques spontanées assez déroutantes; ils ont estimé qu'une réaction devrait être spontanée si elle dégage de la chaleur. Ce qui leur manquait, c'était le rôle de l'entropie, qui est une mesure de la quantité d'énergie non disponible pour le travail dans un système. Si nous considérons le système ainsi que son environnement, un processus sera exergonique s'il provoque une augmentation nette de l'entropie. L'entropie augmente en libérant de la chaleur dans l'environnement, mais une telle réaction peut encore absorber de la chaleur et être exergonique si l'entropie du système augmente encore plus.
Considérations
L'évaporation - le processus par lequel un liquide se transforme en gaz - est associée à un très grand changement positif d'entropie. Les réactions exergoniques qui absorbent la chaleur sont souvent des réactions qui libèrent un gaz en tant que produit. À mesure que la température augmente, ces réactions deviennent plus exergoniques. En revanche, une réaction exothermique libérant de la chaleur sera plus exergonique à basse température qu'à haute température. Toutes ces considérations jouent un rôle dans la détermination si une réaction sera spontanée.