Спонтанность химического процесса определяется термодинамическими параметрами, такими как изменение энтальпии (ΔH), изменение энтропии (ΔS) и изменение свободной энергии Гиббса (ΔG). Основные аспекты этих параметров:

Изменение энтальпии (ΔH):

Отражает тепловые изменения в реакции. Если ΔH < 0, то реакция экзотермическая (выделяет тепло), и это может способствовать спонтанности. Если ΔH > 0, реакция эндотермическая.Измеряется с помощью калориметрии, где фиксируется количество тепла, выделяющееся или поглощающееся при реакции.

Изменение энтропии (ΔS):

Отражает изменение степени беспорядка или упорядоченности в системе. Увеличение энтропии (ΔS > 0) способствует спонтанности процессов, так как согласно второму закону термодинамики, всё стремится к увеличению беспорядка.Изменение энтропии можно оценить на основе статистической механики или же, в некоторых случаях, экспериментальным путем, определяя количество микросостояний системы.

Изменение свободной энергии Гиббса (ΔG):

Это ключевой показатель спонтанности. По определению, процесс спонтанен, если ΔG < 0.ΔG можно рассчитать с использованием уравнения: ΔG = ΔH - TΔS, где T — абсолютная температура в Кельвинах.Для практического определения ΔG проводят эксперименты при различных температурах и условиях, а также используют термодинамические таблицы и уравнения состояния.

На практике, для измерения этих параметров используются различные методы, включая калориметрию для ΔH, статистические методы и рассчитывание молекулярных состояний для ΔS, а также уравнения состояния и измерения равновесных констант для ΔG.