Entropie
Zur wissenschaftlichen Beschreibung des Ordnungszustandes eines Systems verwendet man den Begriff Entropie (S). Die Entropie ist eine Größe, die mit steigender Unordnung zunimmt. Beispielsweise steigt beim Lösen einer Tablette in Wasser die Entropie.
Ist der Wert für ΔS positiv, so nimmt die Entropie beim Ablauf der Reaktion zu. Ist ΔS negativ, so nimmt die Entropie ab und es entsteht ein System mit höherem Ordnungsgrad.
Wenn wir die oben, im letzten Artikel aufgeführten Beispiele für endotherme, freiwillig ablaufende Reaktionen miteinander vergleichen, stellen wir eine Gemeinsamkeit fest: Aus geordneten Strukturen entstehen ungeordnete Systeme: Aus Ordnung wird Chaos.
- Die Wassermoleküle in der Wäsche verteilen sich beim Trocknen der Wäsche in der Umgebung.
- Die in einem Ionengitter geordneten Kationen und Anionen eines Salzes verteilen sich im Lösemittel Wasser.
- Aus dem schon ungeordnetem System einer Säurelösung mit ihren hydratisierten Wasserstoff-Ionen und Säurerest-Ionen und einem geordnetem Salzsystem entsteht neben einer neuen ungeordneten Salzlösung (Natriumcitrat-Lösung) noch ein Gas, das sich in der Umgebung verteilt. Ein Gas stellt eine enorme Unordnung dar.
- Aus zwei geordnete Salzsysteme entstehen hydratisierte Ionen und darüber hinaus noch ein Gas, das sich in der Umgebung verteilt.
Sowohl die Abnahme der Energie eines Systems als auch die Zunahme der Unordnung sind Kriterien, ob eine Reaktion freiwillig abläuft.
Prinzip: Energieminimum und maximale Unordnung.
Freiwillig (spontan) ablaufende Prozesse verlaufen (in einem abgeschlossenen System) immer nur in eine Richtung, wobei die Entropie zunimmt. Ohne äußere Einwirkung kann der Prozess nicht vollständig rückgängig gemacht werden.
Um bei einer chemischen Reaktion den Entropieverlauf (Zunahme oder Abnahme) einschätzen zu können, stellt man zunächst das stöchiometrische Reaktionschema auf. Sind auf der Produktseite mehr Teilchen (Mol) als auf der Eduktseite, so hat sich die Entropie erhöht (größere Unordnung). Auch die Bildung von Flüssigkeiten aus Feststoffen und insbesondere die Bildung von Gasen weisen auf eine Erhöhung der Entropie hin.
