Помогите с энергией Гиббса

[diant]

Я не химик. Нужна помощь в таком вопросе:

Вот есть соль NaCl. Растворение ее в воде - реакция слабо эндотермическая (то есть вода при ее растворении немного охлаждается, с KCl кстати охлаждается посильнее).
Однако реакция эта бурно идет, что мы все знаем по своей кухне.
Идет она, потому что изменение энергии Гиббса этой реакции отрицательно - энергия Гиббса убывает.
Убывает она потому, что в формуле изменения энергии Гиббса (ΔG = ΔH - T·ΔS) в реакции растворения соли резко возрастает отрицательный член -T·ΔS (попросту резко возрастает энтропия).

Вопрос: куда девается энергия энтропийного члена, когда растворяется соль?
Реакция ведь эндотермическая и вода даже немного охлаждается.
Однако реакция идет именно потому, что в ней выделяется много свободной энергии (энергии Гиббса). Куда она девается?

[FixMe]

47 минут назад, diant сказал:

Растворение ее в воде - реакция слабо эндотермическая

Растворение в воде это не совсем реакция в классическом представлении. Особенно из-за того, что NaCl не гидролизует, и никаких новых продуктов нет. Фактически растворение это сольватация: NaCl+nH₂O→Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq). Тепловой эффект такого процесса связан с многими факторами: энергией разрушения кристаллической решетки. энергией взаимодействия с молекулами растворителя (гидратации), количеством этих молекул в гидратной оболочке. 

[ash111]

53 минуты назад, diant сказал:

куда девается энергия энтропийного члена, когда растворяется соль?

ты не понимаешь суть энергии гиббса. Это такая величина характеризующая результат взаимодействия разных факторов. Если результат благоприятствует реакции то пусть она хоть на сто градусов охладится, но все равно пойдет.

[diant]

6 минут назад, ash111 сказал:

ты не понимаешь суть энергии гиббса. Это такая величина характеризующая результат взаимодействия разных факторов. Если результат благоприятствует реакции то пусть она хоть на сто градусов охладится, но все равно пойдет.

Тогда заострю вопрос.

Если энергию гиббса назвали словом "энергия" и измеряют в "джоулях", то это есть энергия, измеряемая в джоулях, не так ли?

Если эта энергия при растворении соли сильно уменьшается, значит после растворения соли ее станет меньше, не так ли?

И наконец, если закон сохранения энергии нерушим, то при уменьшении энергии в системе она должна во что-то превращаться или куда-то деваться, не так ли?

 

Итак снова вопрос. Соль растворилась. Система не нагрелась (даже охладилась). Однако энергия гиббса системы уменьшилась - куда она делась?

[diant]

17 минут назад, FixMe сказал:

Тепловой эффект такого процесса связан с многими факторами: энергией разрушения кристаллической решетки. энергией взаимодействия с молекулами растворителя (гидратации), количеством этих молекул в гидратной оболочке. 

Да, я знаю про это. Даже подсмотрел в справочниках энтальпию разрушения кристаллической решетки NaCl (788 кДж/моль) и энтальпию гидратации образовавшихся ионов Na+ и Cl- (783,7 кДж/моль). За счет их разности (~4 кДж/моль) и поглощается небольшая теплота из воды при растворении соли.

Но это никак не меняет сути вопроса.

[M_GM]

10 минут назад, diant сказал:

Итак снова вопрос. Соль растворилась. Система не нагрелась (даже охладилась). Однако энергия гиббса системы уменьшилась - куда она делась?

Затратилась на увеличение энтропии системы: T·ΔS тоже энергетическое слагаемое и тоже измеряется в джоулях

[ash111]

37 минут назад, diant сказал:

куда она делась?

перешла во внутреннюю энергию молекул раствора. Грубо и упрощая, эта внутренняя энергия стала выше за счет того молекулам соли не так в общемто удобно в растворе как было в кристалле, но мать ее энтропия неумолима и хочет беспорядка поэтому соль идет в раствор затаив в себе злость и обиду дополнительную внутреннюю энергию

Теперь если раствор продолжать охлаждать часть соли будет высаживаться в кристаллах, отдавая эту избыточную энергию и думая что победила энтропию. Наивная, энтропия все равно выросла, не здесь так гдето еще.

Энтропия побеждает всегда.

Химия - наука фаталистов.

Изменено 5 Июня, 2020 в 10:42 пользователем ash111

[diant]

47 минут назад, M_GM сказал:

Затратилась на увеличение энтропии системы: T·ΔS тоже энергетическое слагаемое и тоже измеряется в джоулях

Если так, правильно ли я тогда понимаю, что если бы существовал демон Максвелла, который стоит в трубочке между двумя закрытыми сосудами и пропускает через трубочку только молекулы, летящие в одну сторону (допустим, влево), то одним лишь этим действием, не затрачивая энергии, он мог бы увеличить энергию Гиббса системы (собрав все молекулы в левом сосуде), которую потом можно было бы превратить в работу (поставив в трубочке вентилятор, соединенный с осью генератора тока)?

 

В этом случае мы могли бы получать энергию из ничего в бесконечном количестве - только одним простым действием: увеличением энтропии в системе за счет ее упорядочивания с последующим превращением энергии энтропийного члена (T·ΔS) в работу (и опять же в энергию).