Standard-Entropie
Alle molekularen Bewegungen hören am absoluten Nullpunkt auf \(\left( 0 \: \text{K} \right)\). Daher ist die Entropie einer reinen kristallinen Substanz am absoluten Nullpunkt definiert oder gleich Null. Mit zunehmender Temperatur der Substanz nimmt ihre Entropie aufgrund einer Zunahme der Molekularbewegung zu. Die absolute oder Standard-Entropie von Substanzen kann gemessen werden. Das Symbol für Entropie ist \(S\) und die Standardentropie einer Substanz wird durch das Symbol \(S^\text{o}\) angegeben, was darauf hinweist, dass die Standardentropie unter Standardbedingungen bestimmt wird. Die Einheiten für die Entropie sind \(\text{J/K} \cdot \text{mol}\). Standardentropien für einige Substanzen sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
| Tabelle \(\PageIndex{1}\): Standard-Entropiewerte bei \(25^\text{o} \text{C}\) | |
| Substanz | \(S^\text{o} \left( \text{J/K} \cdot \text{mol} \right)\) |
| \(\ce{H_2} \left( g \right)\) | 131.0 |
| \(\ce{O_2} \left( g \right)\) | 205.0 |
| \(\ce{H_2O} \left( l \right)\) | 69.9 |
| \(\ce{H_2O} \left( g \right)\) | 188.7 |
| \(\ce{C} \: \left( \text{graphite} \right)\) | 5.69 |
| \(\ce{C} \: \left( \text{diamond} \right)\) | 2.4 |
Die Kenntnis der absoluten Entropien von Stoffen erlaubt es uns, die Entropieänderung \(\left( \Delta S^\text{o} \right)\) für eine Reaktion zu berechnen. Zum Beispiel kann die Entropieänderung für die Verdampfung von Wasser wie folgt gefunden werden:
Die Entropieänderung für die Verdampfung von Wasser ist positiv, weil der Gaszustand eine höhere Entropie hat als der flüssige Zustand.
Im Allgemeinen kann die Entropieänderung für eine Reaktion bestimmt werden, wenn die Standardentropien der einzelnen Stoffe bekannt sind. Die folgende Gleichung kann angewendet werden.
Die Standardentropieänderung ist gleich der Summe aller Standardentropien der Produkte minus der Summe aller Standardentropien der Edukte. Das Symbol „\(n\)“ bedeutet, dass jede Entropie zunächst mit ihrem Koeffizienten in der Bilanzgleichung multipliziert werden muss. Die Entropieänderung für die Bildung von flüssigem Wasser aus gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff kann mit dieser Gleichung berechnet werden:
\ = -327 \: \text{J/K} \cdot \text{mol} \end{align}\]
Die Entropieänderung für diese Reaktion ist stark negativ, da drei gasförmige Moleküle in zwei flüssige Moleküle umgewandelt werden. Gemäß dem Trieb zur höheren Entropie ist die Bildung von Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff eine ungünstige Reaktion. In diesem Fall ist die Reaktion stark exotherm und der Trieb zur Energieabnahme lässt die Reaktion ablaufen.