Le reazioni spontanee si verificano senza input di energia netti. Molti fattori influenzano se una reazione è spontanea, incluso se la reazione è esotermica o endotermica. Le reazioni esotermiche che provocano un aumento del disturbo, o l'entropia, saranno sempre spontanee. D'altra parte, le reazioni endotermiche che provocano un aumento dell'ordine non sono mai spontanee. Tuttavia, un certo numero di reazioni che implicano la dissoluzione o la miscelazione di alcuni composti sono sia spontanei che endotermici.

Entalpia e entropia

Le variazioni di entalpia e entropia sono due quantità che influenzano la spontaneità di una reazione. Il cambiamento nell'entalpia di una reazione può essere generalmente inteso come il cambiamento di calore di una reazione. Se questo cambiamento è negativo, il sistema emette energia termica; la reazione è esotermica. Se il cambiamento nell'entalpia è positivo, il sistema assorbe energia termica; la reazione è endotermica. Un altro fattore che influenza la spontaneità è il cambio di reazione nell'entropia. Entropia è un termine usato per descrivere casualità o disordine. Se c'è un aumento nel disordine, il cambiamento nell'entropia è positivo. Se c'è una diminuzione del disordine, il cambiamento nell'entropia è negativo.

Energia libera di Gibbs

La quantità che definisce se una reazione è spontanea è chiamata energia libera di Gibbs. L'energia libera di Gibbs viene calcolata sottraendo il prodotto della temperatura di un sistema e il cambiamento di entropia dal cambiamento di sistema nell'entalpia. (La parola "sistema" può essere sostituita dalla parola "reazione".) Se questo risultato è negativo, la reazione è spontanea. Quindi, affinché una reazione endotermica sia spontanea, il prodotto della temperatura e il cambiamento di entropia devono essere maggiori del cambiamento nell'entalpia.

Dissolvere il nitrato di ammonio

Quando il nitrato di ammonio sale si dissolve in acqua, consuma calore dai suoi dintorni; questo è un processo endotermico. Il contenitore e l'ambiente circostante possono sembrare molto freddi al tatto quando ciò accade. Per questo motivo, il nitrato di ammonio è utilizzato in confezioni fredde. In questo processo, il cambiamento nell'entalpia è positivo. Tuttavia, anche il cambiamento di entropia è positivo; il sistema diventa più disordinato. Questo cambiamento nell'entropia è abbastanza grande che il prodotto matematico della temperatura e il cambiamento nell'entropia nell'equazione dell'energia libera di Gibbs sono maggiori del cambiamento nell'entalpia. Pertanto, l'energia libera di Gibbs è negativa e la reazione è spontanea.

Idrossido di bario e tiocianato di ammonio

La reazione tra idrossido di bario solido ottaidrato e tiocianato di ammonio solido è endotermica e spontanea. Due dei prodotti in questa reazione sono gas di ammoniaca e acqua liquida. Queste variazioni di fase da solido a gas e liquido danno alla reazione un cambiamento positivo nell'entropia. Il disordine del sistema aumenta a causa di questi cambiamenti - i gas e i liquidi hanno più disordine dei solidi. Di nuovo, questo aumento di disordine supera il cambiamento nell'entalpia e la reazione è spontanea.