Спонтанность химической реакции определяется стандартными термодинамическими параметрами: изменением энтальпии (ΔH), изменением энтропии (ΔS) и изменением свободной энергии Гиббса (ΔG).

ΔH (Изменение энтальпии):

ΔH показывает, является ли реакция экзотермической (ΔH < 0) или эндотермической (ΔH > 0).Экспериментально ΔH можно определить с помощью калориметрии, где измеряется количество тепла, выделяющегося или поглощаемого в ходе реакции.

ΔS (Изменение энтропии):

ΔS указывает на изменение беспорядка в системе: положительное ΔS (ΔS > 0) соответствует увеличению беспорядка, а отрицательное (ΔS < 0) — его уменьшению.Определить ΔS можно экспериментально, анализируя состояние системы до и после реакции, а также применяя статистическую механику или теорию термодинамики. Часто также используют уравнения, связывающие массы веществ и их стандартные энтропии.

ΔG (Изменение свободной энергии Гиббса):

ΔG определяет спонтанность реакции: если ΔG < 0, реакция спонтанна; если ΔG > 0, реакция не спонтанна.ΔG можно рассчитать по уравнению: ΔG = ΔH - TΔS, где T — температура в кельвинах. Таким образом, зная значения ΔH и ΔS, можно определить ΔG.

Для мониторинга спонтанности реакции на практике также могут использовать методы, такие как изменение концентрации продуктов и реагентов, и измерять их в разные моменты времени. Это может дать информацию о том, движется ли реакция в направлении образования продуктов, что также может помочь в оценке ΔG и спонтанности.