自然界は、整った状態よりも無秩序な状態へ進む傾向がある。この「無秩序さの度合い」を表す尺度が「エントロピー」だ。熱力学の原理によれば、宇宙全体は常にエントロピーが増大する方向へ向かっている。自然界では、どのような状態だとエントロピーが大きくなっていくのか。化学反応におけるエントロピーの変化とその計算方法まで、『アメリカの中学生が学んでいる 14歳からの化学』から分かりやすく解説する。
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エントロピー
反応の自発性（その反応がひとりでに起こるかどうか）を左右する要素の1つが、エントロピー（S）と呼ばれる熱力学関数である。
エントロピーの単位はジュール毎ケルビン（J/K）である。
エントロピー（S） 系の無秩序さ（ランダム性）の尺度。熱力学の原理によれば、宇宙全体は無秩序な状態に向かう傾向がある。
熱力学第二法則
ある反応が自発的に起こるかどうかを判断するには、エントロピーの変化に注目するのが一番簡単だ。
熱力学第二法則はその関係性を表している。
熱力学第二法則 孤立系のエントロピーは必ず増大する。
つまり、どのようなプロセスも、秩序立った状態から無秩序な状態へ進もうとする。
したがって、秩序立った状態よりも無秩序な状態のほうがはるかに起こりやすい。これは化学反応にも当てはまる。
自然界はΔSが正である反応を好む。
ΔS < 0である反応では、その系の無秩序さは低くなる。
知っておくべきこと
物質の3つの状態のうち、もっとも秩序立っているのは固体である。
液体は固体よりも無秩序で、気体は液体よりも無秩序である。
したがって、エントロピーの大小は次のようになる。
固体 < 液体 < 気体
系の粒子数が増えるような反応では、その系の無秩序さは高くなる。
粒子数が増える → 無秩序さが高くなる
ある反応のエントロピー変化は、生成物のエントロピーの総和から、反応物のエントロピーの総和を引いたものに等しい。
エントロピー変化はΔSという記号で表す。
ΔS = Σ（生成物のエントロピー） - Σ（反応物のエントロピー）
