Энтропия (S), или степень беспорядка

Под энтропией подразумевают степень беспорядка систе­мы. Чем выше степень беспорядка, тем выше энтропия. Нап­ример, лед имеет высокую степень порядка, то есть низкую степень энтропии, поскольку молекулы неподвижно распре­делены вдоль кристаллической решетки. В то же время вода имеет высокую степень беспорядка, т.е. высокую энтро­пию, т.к. молекулы воды могут свободно перемещаться. Превращение льда в воду сопровождается повышением сте­пени энтропии. Второй закон термодинамики гласит, что все физические и химические процессы направлены на повыше­ние энтропии. Энтропия не может быть измерена непосредственно, а подсчитывается, исходя из известных величин энтальпии (∆Н), свободной энергии (∆G) и изменений температуры в системе (∆T).

Максимальная доля полной энергии, которая может быть переведена в работу называется свободной энергией. Свободная энергия всегда меньше полной энергии на величину рассеивания тепла и будет вычисляться с помощью уравнения Гиббса-Гельмгольца путем вычитания значения энтропии, помножен­ной на температуру (T ^.∆S), из значений энтальпии (∆Н):

Температура измеряется в градусах Кельвина:

Изменения свободной энергии в ходе реакции ∆ G= ∆H - T∆S cлужат критерием спонтанного протекания химической реакции. Например, возможны три варианта протекания реакции: А → В.

1. 
   Если GB < GA, GB – GA = - G. В этом случае говорят, что изменение свободной энергии меньше нуля, или ΔG < 0. Реакция сопровождается выделением свободной энергии, протекает спонтанно, то есть самопроизвольно – экзергоническая реакция.
   
2. 
   Если GB > GA, GB – GA = + G. В этом случае говорят, что изменение свободной энергии выше нуля, или ΔG > 0. Реакция протекает только при дополнительном источнике энергии, самопроизвольно не протекает - эндергоническая реакция.
   
3. 
   Если GB = GA, GB – GA = 0. В этом случае говорят, что изменение свободной энергии равно нулю, или ΔG = 0. Это равновесная реакция