Kemiallisen reaktion spontaanisuus

Spontaani reaktio on kemiallinen reaktio, joka etenee ilman ulkopuolista energian lisäystä ^[1]. Spontaani reaktio voi olla endoterminen (sitoo energiaa systeemiin) tai eksoterminen (vapauttaa energiaa ympäristöön). Reaktion nopeus ei myöskään vaikuta reaktion spontaanisuuteen ^[2]. Kemiallisen reaktion spontaanisuuteen vaikuttaa ainoastaan ympäröivät olosuhteet (esimerkiksi lämpötila) ja niissä tapahtuvat muutokset ^[3].

Spontaanissa reaktiossa systeemi vapauttaa tai sitoo itseensä energiaa ja samalla siirtyy termodynaamisesti stabiilimpaan tilaan ^[4].  Esimerkiksi veden vyöryessä alas rinnettä, potentiaalienergiaa muuntuu liike-energiaksi ilman ulkopuolista energian lisäystä. Reaktion spontaanisuus kertoo ainoastaan sen, onko reaktio mahdollinen tietyissä olosuhteissa, mutta ei sitä kuinka nopeasti reaktio tapahtuu. Spontaanit reaktiot voivat olla niin hitaita, ettei niiden tapahtumista voi havaita.

Olosuhteet vaikuttavat reaktion spontaanisuuteen ja tuotteiden muodostumiseen. Muun muassa ympäristön lämpötila, paine tai systeemin olomuoto (kiinteä/neste/kaasu) voivat vaikuttaa merkittävästi reaktion spontaanisuuteen. ^[5][6] Esimerkiksi jää sulaa huoneen lämmössä, koska huoneen lämpötila ylittää veden sulamispisteen (0 °C) eikä olomuodon muutos tarvitse tällöin ylimääräistä energian lisäystä tapahtuakseen. Kyseessä on siis spontaani tapahtuma.

Reaktion spontaanisuutta voidaan hyödyntää monilla tärkeillä aloilla, kuten teollisuudessa ja terveyspalveluissa. Esimerkiksi tuntemalla reaktion spontaanisuus voidaan suunnitella energiatehokkaampia teollisuuden prosesseja tai ymmärtämällä biologisten reaktioiden spontaanisuutta, voidaan tietoa hyödyntää ihmisten hoidossa.

1. ↑ Spontaneous Reaction, Definition & Examples study.com. Viitattu 3.4.2024.
2. ↑ Zumdahl, Steven: Chemical principles. Brooks/Cole, 2016.
3. ↑ Reaktiokinetiikka fi.wikipedia.org. Viitattu 8.4.2024.
4. ↑ Spontaneous process en.wikipedia.org. Viitattu 8.4.2024.
5. ↑ Spontaneous And Non-Spontaneous Reactions Study Guide inspiritvr.com. Viitattu 8.4.2024.
6. ↑ Spontaneous reactions chem.libretexts.org. Viitattu 8.4.2024.