Libro de reducción de entropía

En el ácido sulfúrico concentrado, sólo los iones de hidrógeno y los átomos de azufre hexavalentes reflejan verdaderamente sus propiedades químicas. El primero aporta acidez, que se encuentra en el ácido sulfúrico concentrado y diluido. Este último refleja el fuerte efecto oxidante del ácido sulfúrico concentrado, pero este no es el caso del ácido sulfúrico diluido, porque hay una gran cantidad de moléculas de agua alrededor de cada ion sulfato en el ácido sulfúrico diluido, lo que dificulta ejercer su efecto oxidante. Si bien las moléculas de agua en el ácido sulfúrico concentrado son muy pequeñas, la mayoría de los iones sulfato están expuestos, lo que favorece la acción directa sobre otras moléculas.

La naturaleza de la absorción de agua: Todas las sustancias tienden a mezclarse lo más posible, lo que en termodinámica se denomina "aumento de entropía". Es decir, siempre que aumenta la entropía (es decir, aumenta el desorden y el grado de desorden de las moléculas), generalmente puede proceder de forma espontánea, mientras que el proceso de reducción de entropía a menudo requiere intervención humana. Por ejemplo, si disuelve sal en agua, el proceso es muy rápido y no requiere otros medios. Sin embargo, si quieres separar la sal de la solución, necesitas calentar, soplar y otros medios. Este ejemplo puede ilustrar que las sustancias se mezclan fácilmente pero son difíciles de separar. Porque cuanto más mezclado está, más coherente es con el estado inicial de distribución de la materia en la naturaleza y más estable es. De manera similar, el ácido sulfúrico puro también tiene tendencia a absorber agua, porque el agua absorbida reduce su concentración, lo que es beneficioso para la existencia estable de la solución. Esto no se debe a ninguna función especial de ninguna partícula en particular, el ácido fosfórico y los sólidos de hidróxido de sodio también absorben agua, es simplemente una tendencia natural. Además, la escuela secundaria debería haber dicho que las reacciones exotérmicas, ya sea una reacción o un proceso físico como la disolución, siempre que sean exotérmicas, el producto será más estable que el estado inicial, por lo que puede proceder de forma espontánea. Creo que esta explicación es más fácil de aceptar para ti.

La esencia de la deshidratación: el ácido sulfúrico elimina los átomos de hidrógeno y los átomos de oxígeno de la materia orgánica según la proporción de composición del agua (2:1), dejando solo átomos de carbono en las moléculas de la materia orgánica, es decir, la carbonización. . De hecho, también proviene de la fuerte oxidación del ácido sulfúrico.

Como catalizador: Implica la formación y estabilidad de iones carbocatión (atribuimos el mecanismo de estas reacciones a la producción de intermediarios carbocatión). Cuanto mayor es la acidez, más fácil es formar carbocatión y más estable es, lo que resulta beneficioso para determinadas reacciones. En muchos casos, la acidez del ácido sulfúrico no es suficiente para que la reacción se desarrolle sin problemas, por lo que es necesario utilizar un ácido más fuerte que el ácido sulfúrico, como ácido perclórico, ácido fluorosulfónico, superácido sólido, ácido mágico, etc. Esta parte de la situación es un poco difícil para los estudiantes de secundaria, pero si estás realmente interesado, definitivamente la aprenderás en el futuro.

Oxidación: Debido a que el estado de valencia de los átomos de azufre es demasiado alto, suele reducirse fácilmente. Sin embargo, en el ácido sulfúrico diluido, solo los iones de hidrógeno tienen un efecto oxidante, y la capacidad oxidante no es fuerte y no puede oxidar el cobre elemental.

Esterificación: El efecto catalítico del ácido sulfúrico aquí no se debe a la absorción de agua, sino a que proporciona iones de hidrógeno para formar una sal de samario (un intermedio) con el grupo carboxilo del ácido acético, convirtiendo los átomos de carbono. del grupo carboxilo en carbono Los iones positivos favorecen la proximidad de los átomos de oxígeno (ligeramente cargados negativamente) en el grupo hidroxilo alcohólico. Después de que los dos se combinan, las moléculas se reorganizan para formar ésteres. De hecho, este es un ejemplo de proceso de carbocatión. Todos los ácidos fuertes pueden catalizar esta reacción, pero normalmente se utiliza ácido sulfúrico concentrado como catalizador para esta reacción porque no es volátil.

Espero que mi explicación pueda darte algunas respuestas preliminares.