-Эндо и -экзо термические реакции

[Toolt]

realeugene в сообщении #1388621 писал(а):

В любой химической реакции энтропия как минимум не убывает...

В такой категоричной формулировке неверно (даже с предполагаемой отсылкой ко 2 закону термодинамики). Например, в химических реакциях, в которых из газообразных веществ образуются твердые или жидкие продукты, энтропия убывает.
Тут, видимо, надо обязательно уточнить, что системы, в которых протекают химические реакции, не бывают изолированными, так как они обмениваются энергией с окружающей средой. То есть, химические реакции могут протекать самопроизвольно и с уменьшением энтропии, но при этом увеличивается энтропия окружающей среды.

[realeugene]

Toolt в сообщении #1388740 писал(а):

Тут, видимо, надо обязательно уточнить, что системы, в которых протекают химические реакции, не бывают изолированными, так как они обмениваются энергией с окружающей средой. То есть, химические реакции могут протекать самопроизвольно и с уменьшением энтропии, но при этом увеличивается энтропия окружающей среды.

Да, вы совершенно правы, моя промашка. Если реакция протекает при постоянной температуре с теплообменом с окружающей средой, то система не изолированная по определению, и в баллансе энтропии системы нужно учитывать внешние потоки энтропии, связанные с теплопередачей из окружающей среды. Положительным в баллансе энтропии системы будет вклад в изменение энтропии, связанный с изменениями внутри системы, то есть с самой химической реакцией:

$$dS=d_eS+d_iS$$

$$d_eS=\frac{d_eQ}{T}$$

$$d_iS \ge 0$$

И положительным, в результате, будет суммарное изменение энтропии системы и окружающей среды.

В открытых системах потребуется учитывать ещё и внешние потоки энтропии, связанные с потоками вещества через границу системы, вклад от которых, тоже, может быть произвольного знака.

[GraNiNi]

Vladimirkey в сообщении #1388601 писал(а):

1) В ходе экзотермической реакции выделяется, как раз таки здесь речь об "отдать", в первую очередь отдают они себе же, а теплообмен/не теплообмен это уже дело второе (можно и без теплообмена обойтись, это не важно).
2) В ходе эндотермической реакции нужно откуда-то получать энергию и если нужно получить тепловую энергию откуда-то, то наверняка нужно создать разницу температур, чтобы ее подвести к данной реакции.

1. Верно.

2. Не всегда верно.
Все будет как и в первом случае, только с обратным знаком.
То есть, вещества будут охлаждать сами себя.

Практический пример.
В термос налейте воды, всыпьте в нее обычную поваренную соль и взболтайте.
Температура смеси будет стремительно понижаться, вплоть до минусовых температур.
Правда, там происходит не одна реакция.

Добавлю, что вообще-то тепловой эффект реакции зависит от начальной температуры исходных веществ (их теплоемкости и ее зависимости от температуры) и может даже поменять знак.

[Xugin]

GraNiNi в сообщении #1388763 писал(а):

налейте воды, всыпьте в нее обычную поваренную соль и взболтайте.

И что без кусочков льда такой фокус-покус покатит, без фазового перехода?

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1388763 писал(а):

Правда, там происходит не одна реакция.

Любопытно, что там происходит кроме собственно растворения кристаллов соли?

[arseniiv]

Как понимаю, растворение и имеется в виду. Тут эндотермично ионы отщепляются от кристалла и экзотермично гидратируются.

[realeugene]

arseniiv в сообщении #1388774 писал(а):

Тут эндотермично ионы отщепляются от кристалла и экзотермично гидратируются.

Т. е. какое-то макроскопическое время в воде бегают свободные негидратированные ионы?

[arseniiv]

Ну, скорее всего, не бегают. В общем, подождём, что скажут.

[GraNiNi]

Xugin в сообщении #1388767 писал(а):

И что без кусочков льда такой фокус-покус покатит, без фазового перехода?

Что имеется ввиду под фокус-покусом?

realeugene в сообщении #1388772 писал(а):

Любопытно, что там происходит кроме собственно растворения кристаллов соли?

Происходит разрушение кристаллической решетки растворяемого вещества, сопровождаемое поглощением тепла и сольватация (гидратация) молекул и ионов при которой тепло выделяется.
Знак суммарного теплового эффекта будет зависеть от того, какое из слагаемых больше.

Хлориды и нитраты щелочных и щелочноземельных металлов при растворении обычно охлаждаются, а гидроксиды - разогреваются.

[Toolt]

realeugene в сообщении #1388775 писал(а):

arseniiv в сообщении #1388774 писал(а):

Тут эндотермично ионы отщепляются от кристалла и экзотермично гидратируются.

Т. е. какое-то макроскопическое время в воде бегают свободные негидратированные ионы?

Конкретно на этот вопрос: Нет, не бегают. Именно гидратация приводит к отщеплению ионов от кристалла, поэтому негидратированные ионы находиться в растворе не могут никакое время.

[Xugin]

GraNiNi в сообщении #1388778 писал(а):

Что имеется ввиду

В смысле то, что при растворении поваренной соли хватит энергии для быстрого охлаждения воды до низких температур без плавления мелких кусочков льда(которые обычно кидают в охлаждающие смеси и поглощают при фазовом переходе нужное тепло чтобы смесь стремительно остыла). Просто хотелось бы уточнить какой температуры нужно брать воду, чтобы при растворении NaCl температура смеси ушла в минус.

[GraNiNi]

Xugin в сообщении #1388877 писал(а):

Просто хотелось бы уточнить какой температуры нужно брать воду, чтобы при растворении NaCl температура смеси ушла в минус.

Естественно, чем ниже начальная температура воды, тем будет ниже и конечная температура раствора.
У хлорида натрия теплота растворения не самая выдающаяся (просто это самая доступная и безопасная соль), поэтому лучше чтобы начальная температура воды была не выше +5 градусов - зимой из под крана примерно такая и течет.

[Toolt]

Xugin в сообщении #1388877 писал(а):

GraNiNi в сообщении #1388778 писал(а):

Что имеется ввиду

хотелось бы уточнить какой температуры нужно брать воду, чтобы при растворении NaCl температура смеси ушла в минус.

А это, собственно, обычная школьная задачка. Стандартная энтальпия растворения поваренной соли в воде 5 кДж/моль. Несложный расчет показывает (нужно еще учесть и растворимость соли в воде, чтобы получить значение минимального общего количества и теплоемкости полученного раствора), что максимальное падение температуры получаемого раствора составляет около 5,5 град. Поэтому GraNiNi и указывает температуру воды не выше +5, ("лучше чтобы начальная температура воды была не выше +5 градусов"), чтобы температура смеси "ушла в минус".

[realeugene]

Toolt в сообщении #1388779 писал(а):

Конкретно на этот вопрос: Нет, не бегают. Именно гидратация приводит к отщеплению ионов от кристалла, поэтому негидратированные ионы находиться в растворе не могут никакое время.

Понятно. Химики, значит, любят разбить даже одномоментно протекающую реакцию на отдельные этапы, называя их отдельными реакциями. Потому что могут: результат всё равно один. А есть какие-либо общепринятые нормы подсчёта количества реакций?

[Toolt]

realeugene в сообщении #1388904 писал(а):

Химики, значит, любят разбить даже одномоментно протекающую реакцию на отдельные этапы, называя их отдельными реакциями. Потому что могут: результат всё равно один. А есть какие-либо общепринятые нормы подсчёта количества реакций?

Как определяется количество реакций "внутри одной реакции"? Если механизм реакции детально изучен, то в нем можно выделить отдельные этапы, которые можно (с некоторой долей условности) считать отдельными химическими реакциями. Так, например, нитрование бензола смесью серной и азотной кислот приводит к получению нитробензола и проводится в одну стадию. Однако изучение этой реакции показало, что при этом протекают последовательно три вполне самостоятельных реакции, и промежуточные продукты этих реакций удалось зафиксировать. Еще более показательным примером "одномоментной реакции", протекающей, тем не менее, через несколько последовательных реакций, являются реакции, проводимые с использованием катализаторов. Если катализатор в процессе не расходуется, то очевидно (и это конечно давно доказано), что катализатор в этом процессе первоначально вступает во взаимодействие с исходным веществом, а затем уже это новое вещество вступает в следующую реакцию, и при этом катализатор высвобождается.

-- 22.04.2019, 15:24 --

GraNiNi в сообщении #1388763 писал(а):

Добавлю, что вообще-то тепловой эффект реакции зависит от начальной температуры исходных веществ (их теплоемкости и ее зависимости от температуры) и может даже поменять знак.

А можно поподробнее, или пример какой-нибудь, а то что-то не соображу, как это может выглядеть - поменять знак?
То есть, сама реакция - либо экзотермическая, либо эндотермическая, и знак здесь измениться не может. В реальном химическом процессе условия неидеальные, и на тепловой эффект влияют и теплофизические факторы, но чтобы до перемены знака...