Warum laufen chemische reaktionen ab?

Sehr viele exotherme Vorgänge laufen spontan ( von selbst ) ab ( meist allerdings erst nach einer gewissen Aktivierung ).
Offenbar besteht also bei chemischen Vorgängen eine Tendenz zur Erreichung eines energieärmeren Zustands: Prinzip vom Energieminimum.
Aber auch viele endotherme Vorgänge laufen freiwillig ab (z.B. Verdunsten einer Flüssigkeit) .
Sehr viele chemische Reaktionen sind zudem umkehrbar; es stellt sich dann ein Gleichgewichtszustand ein, ganz unabhängig davon, ob er durch einen exothermen oder endothermen Vorgang erreicht wird.
Neben der Reaktionsenthalpie H beeinflußt noch eine zweite Größe die Triebkraft (= freiwilliger Ablauf ): die Entropie S.
Die Entropie ist eine Zustandsgröße, was bedeutet, dass sie nur vom augenblicklichen Zustands des Systems abhängt, und nicht von der Art und Weise, auf welche das System in diesen Zustand gelangt ist.
Die Entropie kann als Maß für die Unordnung eines Systems interpretiert werden. Eine Zunahme der Unordnung begünstigt den freiwilligen Ablauf einer Reaktion ( Prinzip vom Streben nach Zunahme der Unordnung ).
Exakter definiert: Die Entropie ist ein Maß für die Anzahl der Möglichkeiten, wie sich eine bestimmte thermische Energiemenge auf die Teilchen eines Systems verteilen läßt.
Die Entropie einer Substanz nimmt beim Übergang fest- flüssig- gasförmig zu, da sich die Teilchen im Gaszustand am freiesten bewegen können.
Endotherme Vorgänge verlaufen nur dann freiwillig, wenn die Entropie stark zunimmt. Exotherme Vorgänge laufen freiwillig ab, wenn die Entropie zunimmt oder nicht wesentlich abnimmt.
Die Temperatur, bei der ein bestimmter Vorgang abläuft, entscheidet darüber, wie stark die Entropiezunahme (-abnahme) gegenüber der Enthalpieabnahme (-zunahme) ins Gewicht fällt.
Die Reaktionsentropie erhält man ebenso wie die Reaktionsenthalpie als Differenz zwischen den Summen der Entropien der Endstoffe und der Summe der Entropien der Ausgangsstoffe. Alles natürliche Geschehen wird regiert einerseits von dem Bestreben nach Abnahme der Energie ( Enthalpie ), andererseits nach einer Zunahme der Entropie.
Bei spontanen Zustandsänderungen in einem abgeschlossenen System nimmt die Gesamtentropie zu.
Die freie Enthalpie G ist eine Größe, die sowohl die Reaktionsenthalpie H als auch die Reaktionsentropie S enthält.
Bei jeder freiwilligen Reaktion nimmt die freie Enthalpie ab. Sie ist identisch mit der maximalen Arbeit, die ein System oder eine chemische Reaktion zu leisten imstande ist.
Freiwillige chemische Reaktionen ( G < 0 ) können Arbeit leisten; man nennt sie exergon, z.B. Reaktionen in einer Batterie. Bei endergonen Reaktionen ist G positiv; vom System muß Arbeit aufgenommen werden, damit sie eintritt, z.B. Vorgänge bei einer Elektrolyse.