Principal diferença - reações espontâneas vs não espontâneas

Reações espontâneas e não espontâneas são os dois tipos de reações químicas que podem ocorrer no meio ambiente. As reações espontâneas ocorrem por conta própria sob um determinado conjunto de condições. No entanto, a energia deve ser fornecida para que as reações não espontâneas ocorram. A mudança na energia livre de Gibbs é negativa para reações espontâneas. Portanto, essas reações liberam energia para o ambiente na forma de calor. Em reações não espontâneas, a mudança na energia livre de Gibbs é positiva. Eles absorvem energia do meio ambiente. Por isso, as reações espontâneas são exergônicas, enquanto as não espontâneas são endergônicas. o principal diferença entre as reações espontâneas e não espontâneas é que as reações espontâneas liberam energia livre do sistema, tornando-o mais estável, enquanto as reações não espontâneas aumentam a energia total do sistema.

Principais áreas cobertas

1. O que são reações espontâneas - Definição, Termodinâmica, Exemplos 2. O que são reações não espontâneas - Definição, Termodinâmica, Exemplos 3. Quais são as semelhanças entre reações espontâneas e não espontâneas - Esboço de características comuns 4. Qual é a diferença entre reações espontâneas e não espontâneas - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: reações endergônicas, entropia, reações exergônicas, energia livre de Gibbs, reações não espontâneas, reações espontâneas

O que são reações espontâneas

As reações espontâneas referem-se às reações químicas que ocorrem sem serem impulsionadas por uma força externa. As duas forças motrizes de uma reação química são entalpia e entropia. A entalpia é uma propriedade termodinâmica de um sistema que é a soma da energia interna adicionada ao produto da pressão e do volume do sistema. Entropia é a outra propriedade termodinâmica responsável pela energia térmica do sistema por unidade de temperatura. Ele descreve a aleatoriedade e a desordem das moléculas. Quando a ocorrência de uma reação química diminui a entalpia e aumenta a entropia do sistema, é considerada uma reação favorável. Como as reações espontâneas preenchem as duas condições acima, elas ocorrem sem intervenção interna.

Figura 1: Combustão de madeira

A combustão é um exemplo de reações espontâneas. Os produtos do fogo consistem parcialmente em dois gases: dióxido de carbono e vapor d'água. A combustão gera calor. Portanto, é uma reação exergônica. O calor aumenta a entropia do sistema. Mas, a entropia dos produtos da combustão tem uma entropia reduzida.

O que são reações não espontâneas

As reações não espontâneas referem-se às reações químicas que requerem uma entrada de energia para prosseguir. Em reações não espontâneas, tanto a entalpia quanto a entropia preferem os reagentes. Assim, os reagentes são mais estáveis ​​do que os produtos. Por isso, a reação química é endergônica, absorvendo calor. Também diminui a entropia. A mudança da energia livre de Gibbs ao longo do tempo em reações não espontâneas é mostrada na figura 2.

Figura 2: A mudança do tempo / energia livre de Gibbs

A reação entre o nitrogênio atmosférico e o oxigênio é um exemplo de reação não espontânea. Forma monóxido de nitrogênio. Na pressão atmosférica e temperatura normais, esta reação é desfavorável. Isso significa que os reagentes da reação química, ou seja, os gases nitrogênio e oxigênio, são mais estáveis ​​do que o produto: monóxido de nitrogênio. Mas, em temperaturas muito altas, como no caso de um raio, essa reação é favorável.

Semelhanças entre reações espontâneas e não espontâneas

Diferença entre reações espontâneas e não espontâneas

Definição

Reações espontâneas: As reações espontâneas referem-se às reações químicas que ocorrem sem serem impulsionadas por uma força externa.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas referem-se às reações químicas que requerem uma entrada de energia para prosseguir.

Favorável / desfavorável

Reações espontâneas: As reações espontâneas são favoráveis.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas são desfavoráveis.

Entrada de energia

Reações espontâneas: As reações espontâneas não requerem entrada de energia para prosseguir sob um conjunto de condições.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas requerem uma entrada de energia para prosseguir.

Mudança na Energia Livre de Gibbs

Reações espontâneas: A mudança na energia livre de Gibbs em uma reação espontânea é negativa (ΔG ° <0).

Reações não espontâneas: A mudança na energia livre de Gibbs em uma reação não espontânea é positiva (ΔG °> 0).

Energia Total do Sistema

Reações espontâneas: As reações espontâneas liberam a energia livre do sistema, tornando-o mais estável.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas aumentam a energia total do sistema.

Energia Total dos Produtos

Reações espontâneas: A energia total dos produtos de uma reação espontânea é menor que a dos reagentes.

Reações não espontâneas: A energia total dos produtos de uma reação não espontânea é maior do que a dos reagentes.

Entalpia

Reações espontâneas: As reações espontâneas têm entalpia negativa.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas têm uma entalpia positiva.

Reações Exergônicas / Endergônicas

Reações espontâneas: As reações espontâneas são reações exergônicas.

Reações não espontâneas: Recções não espontâneas são reações endergônicas.

Entropia

Reações espontâneas: As reações espontâneas aumentam a entropia.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas diminuem a entropia.

Velocidade da Reação

Reações espontâneas: As reações espontâneas ocorrem rapidamente.

Reações não espontâneas: As reações não espontâneas ocorrem com menos velocidade.

Exemplos

Reações espontâneas: As reações de combustão são espontâneas.

Reações não espontâneas: A reação entre o nitrogênio atmosférico e o oxigênio é um exemplo de reação não espontânea.

Conclusão

Reações espontâneas e não espontâneas são os dois tipos de reações químicas que ocorrem no meio ambiente. As reações espontâneas são exergônicas. Então, eles diminuem a entalpia e aumentam a entropia do sistema. No entanto, as reações não espontâneas são endergônicas. Eles aumentam a entalpia do sistema, pois requerem uma entrada de energia externa para prosseguir. Eles também diminuem a entropia. Por isso, as reações espontâneas são favoráveis ​​sob um determinado conjunto de reações químicas. Mas, as reações não espontâneas são desfavoráveis. A principal diferença entre reações espontâneas e não espontâneas são as propriedades termodinâmicas de cada tipo de reação.

Referência:

1. “As Leis da Termodinâmica.” As Leis da Termodinâmica | Boundless Chemistry, disponível aqui. 2. “11.5: Reações espontâneas e energia livre.” Chemistry LibreTexts, Libretexts, 1 de novembro de 2017, disponível aqui. 3. “Reação endergônica”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16 de dezembro de 2017, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Grande fogueira” por Fir0002 - Originalmente carregado na Wikipedia em inglês pelo autor (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia2. “Endergonic Reaction” por Provenzano15 - Própria obra (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia