Die Entropie ist ein Mass für die Unordnung eines Systems und besitzt das Symbolzeichen S. Ihre SI-Einheit ist Joule pro Kelvin (J/K).
Sie ist eine fundamentale thermodynamische Zustandsgrösse, wie auch Druck und Volumen eines Systems.
In einem abgeschlossenen (isolierten) System nimmt die Entropie stets zu (Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik).
Freiwillige Prozesse laufen stets in die Richtung ab, in der die Entropie des Systems und seiner Umgebung insgesamt zunimmt.
- Je höher die Unordnung ist, umso höher ist auch die Entropie.
- Mit steigender Temperatur nimmt die Entropie eines Stoffs zu.
- Erhöht sich der Druck wird die Entropie geringer
Es gilt: Je unterschiedlicher sich die Teilchen im System anordnen können, desto grösser ist die Anzahl der Mikrozustände. Je grösser die Anzahl der Mikrozustände, desto grösser die Entropie.
Weiterhin kannst du mithilfe der Änderung der Entropie abschätzen, ob chemische Reaktionen und andere Prozesse spontan ablaufen können.
Entropie von Stoffen
Molare Standardentropie
Die Molare Standardentropie Sm0. Ist eine stoffspezifische Grösse und ist für viele Stoffe bei Standardbedingungen tabelliert. Theoretisch hat jeder Stoff am absoluten Nullpunkt (0 K = −273,15 °C) eine Entropie von null, dieser kann jedoch nicht erreicht werden.
ΔS=TΔQrev
ΔQrev ist dabei die umgesetzte Wärmemenge und T die absolute Temperatur, bei der der reversible Prozess abläuft.
Hier einige Molaren Standardentropien verschiedener Stoffe:
Stoff
Sm0 (J⋅K−1⋅mol−1)
O2(g)
205
H2(g)
131
H2O(l)
70
Molare Standardreaktionsentropie
Mithilfe der molaren Standardentropien der Stoffe kann die Entropieänderung im Verlauf einer Reaktion für eine konkrete Reaktionsgleichung berechnet werden. Die Berechnung erfolgt wie folgt: Die Reaktionsgleichung einer ablaufenden chemischen Reaktion wird aufgestellt und Edukt/Produkt verdeutlicht. Anschliessend werden mithilfe einer Tabelle die Standardentropiewerte (Raumtemperatur und Normaldruck) für die einzelnen Verbindungen herausgesucht und unter die Stoffe geschrieben. Nun berechnet man die Summe der Produkte abzüglich der Summe der Edukte und man erhält die Entropieänderung.
ΔSm0=∑v⋅Sm0(Produkte)−∑v⋅Sm0(Edukte)
Beispiel:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)
→2⋅70−(2⋅131+205)=−327
An dem negativen Vorzeichen der Standardreaktionsentropie erkennen wir, dass die Unordnung abnimmt, da die Entropie (Unordnung) sinkt, und das System durch die Reaktion an Ordnung gewinnt.
Einfache Indikatoren für die Erhöhung der Entropie bei chemischen Reaktionen sind: -Grössere Teilchenzahl bei den Produkten gegenüber den Edukten -Bildung von Flüssigkeiten und Gasen aus festen Edukten.
Hinweis:
Die Entropieänderung der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser ist negativ. Trotzdem läuft diese Reaktion freiwillig ab. Die Entropie ist nur eine Komponente, die dabei eine Rolle spielt. Aus der Entropieänderung alleine kannst Du nicht auf die Freiwilligkeit einer chemischen Reaktion schliessen.
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Entropie von Stoffen & molare Standardentropie
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Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was sind Indikatoren für die Erhöhung der Entropie bei chemischen Reaktionen?
Einfache Indikatoren für die Erhöhung der Entropie bei chemischen Reaktionen sind:
-Grössere Teilchenzahl bei den Produkten gegenüber den Edukten
-Bildung von Flüssigkeiten und Gasen aus festen Edukten.
Wie gross ist die Entropie eines Stoffes am absoluten Nullpunkt?
Theoretisch hat jeder Stoff am absoluten Nullpunkt (0 K = −273,15 °C) eine Entropie von null, dieser kann jedoch nicht erreicht werden.
Was ist mit Entropie in der Chemie gemeient?
Die Entropie ist ein Mass für die Unordnung eines Systems und besitzt das Symbolzeichen S und die Einheit J/K.