Многие химические реакции при заданных условиях самопроизвольно протекают только в определенных направлениях. Например, реакция взаимодействия оксида кальция и воды
СаО + H2O = Са(ОН)2 — 66,7 кДж
при комнатной температуре происходит лишь в прямом направлении, однако при более высоких температурах она может протекать и в обратном.
Что же является причиной или, как принято говорить, движущей силой химических процессов?
В середине XIX в. французский химик Марселен Бертло и датский химик Юлиус Томсен сформулировали правило:
химические процессы могут протекать самопроизвольно только в том случае, если они сопровождаются выделением теплоты, т.е. уменьшением внутренней энергии системы.
Бертло и Томсен исходили из аналогии в поведении механических и химических систем. Так, в механической системе шарик, помещенный на наклонную плоскость, склонен к самопроизвольному скатыванию вниз, переходя из положения с большим в положение с меньшим уровнем потенциальной энергии. Обратное перемещение шарика возможно только при затрате энергии извне. Подобно этому и химические процессы, по мнению Бертло и Томсена, должны самопроизвольно протекать в направлении уменьшения внутренней энергии системы, т.е. с выделением теплоты.
Но оказалось, что существует немало процессов, в которых теплота поглощается. Например, при растворении нитратов натрия и аммония наблюдается сильное охлаждение раствора.
Смешение газов происходит самопроизвольно, но без изменения энергетического состояния системы. Обратный ему процесс самопроизвольно не идет.
Причину прохождения такого рода процессов удалось объяснить с позиций понятия порядка и беспорядка системы. Распределение молекул газов в состоянии, когда они разделены перегородкой, отличается большим порядком. Степень порядка распределения молекул газов в состоянии, когда они смешаны меньше. Следовательно, движущей силой смешения газов является стремление их перейти в состояние с меньшим порядком.
Таким образом, существует еще один критерий самопроизвольности процессов — уменьшение степени упорядоченности системы. С точки зрения теории вероятности этот критерий выражается так: все процессы направлены к наиболее вероятному состоянию системы.
Ваша оценка?
