Page 7 - No23

A FÉMEK REAKTIVITÁSA

energiájának különbsége ΔU. Mivel a A FÉMEK
víztömegnek kezdeti állapotban nagyobb BELSŐENERGIÁJA,
a potenciális energiája, mint a KOHÉZIÓS RÁCSENERGIA
végállapotban, az energiaváltozás A bemutatott spontán helyettesítési
negatív lesz ΔU<0. reakciókban az egyik fém M1 hosszútávon
rendezett szilárdfázisból, rendezetlenebb
oldatfázisba került, míg a másik M2, a
fordított változáson ment keresztül. Az M1
helyettesítette az M2 fémet az oldatban,
atom- és elektrontranszfer is lejátszódott.
A reakció folyamán hő szabadult fel,
amelyet a rendszer leadott a
környezetnek. Hasonló a helyzet a
mechanikai példához. A potenciális
energiaváltozásnak megfelel a rendszer
A bemutatott kísérletekben is belsőenergiájának változása: ∆U,
helyettesítési reakciók zajlottak le. A Ez az energiakülönbség a malomkerék amelynek egy részét a kémiai reakció
reaktívabb fém kationjai helyettesítették által végzett hasznos munkává W és használta el, másik része hő (ΔQ)
az oldatban levő kevésbé reaktív fém súrlódási munkává Ws (veszteség) fog formában felszabadult (veszteség).
kationjait. Az előző által leadott alakulni.
elektronokat az utóbbi felvette és fémként A BELSŐ ENERGIA
kivált az oldatból. Fordított esetekben a A belső energia (U) a termo-
reakció nem megy végbe. dinamika egyik alapfogalma. A
Összefoglalva a fenti kísérleteket Mivel a rendszer potenciális rendszerben, az anyaghalmazban tárolt
aszerint, hogy melyik fém ad le energiaváltozása negatív ΔU<0, így a összes energiát jelenti. A részecskék
könnyebben elektronokat, a vizsgált rendszer által végzett munka előjele is mozgási energiájából (haladó, forgó,
fémek, a reaktivitásuk alapján, a negatív lesz (a rendszer által végzett rezgő), a vonzási energiából, az atomok
következő sorrendbe állíthatóak: munka, negatív előjelű, a rendszeren a elektronburkainak energiáiból, valamint a
környezet által végzett munka pozitív molekulák kötési energiájából, tevődik
előjelű). A súrlódási munka Ws hővé fog össze. Nagysága a vizsgált részecskék
A reaktívabb fém helyettesíteni képes a alakulni (Q), amelyet a rendszer átad a számával arányosan nő, függ a
vizes oldatban a kevésbé reaktívat. A környezetének. Az energia-megmaradás hőmérséklettől és a nyomástól is. A
helyettesítési reakció spontán, külső törvénye, helyesen az alábbi módon rendszer állapotváltozásai során változik
behatás nélkül lejátszódik, irreverzibilis (a alakul; belső energiája és változhat rendezettsége
fordított reakció külső behatás nélkül is. A belső energia állapotfüggvény. Az
spontán nem megy végbe) és hőenergia állapothatározók (térfogat, nyomás,
szabadul fel. A fordított reakció A fordított folyamat – a víz visszatöltése hőmérséklet, tömeg) olyan többváltozós
lejátszódásához kívülről kell energiát a felső tartályba-, csak külső munka függvénye, amelynek változása csak a
befektetnünk. befektetésével, a malomkerék fordított rendszer kezdeti és végállapotától függ, és
Kérdés, hogy mi az oka a fémek eltérő irányú forgatásával valósítható meg. független az úttól, amelyen a rendszer a
reaktivitásának és mi a spontán reakciók kezdeti állapotból a végállapotba jutott.
hajtóereje. Az állapotfüggvények a potenciális
A spontán folyamatokhoz valóban energiához hasonlóak. A belsőenergia
szükséges hajtóerő. Jól illusztrálja ezt az
alábbi mechanikai példa is. Egy magasra
(h2) helyezett víztartályból, a szelep
kinyitását követően, spontán lefolyik a víz
az alacsonyabbra helyezett (h1) tartályba.
A közben elhelyezett malomkerék forogni
fog és munkát tud végezni. A spontán
folyamat hajtóereje a két szint, a
végállapot és a kezdeti állapot, potenciális

KÉMIAI PANORÁMA 23. SZÁM, 2020. ÉVFOLYAM 1. SZÁM 7