N2(g)、CO(g) の標準エントロピーの差

質問

298 K における N2(g)、CO(g) の標準エントロピーは、それぞれ 191.6 J K-1 mol-1、
197.7 J K-1 mol-1 であり、両者の差は R ln 2（= 5.8 J K-1 mol-1）にほぼ等しい。相対分子
質量や慣性モーメントが極めて近い分子でありながら、N2(g) の標準エントロピーが CO(g)
よりこれだけ小さくなる理由を述べよ。

この問題がどうしても分かりません。
自由度の問題ではないかと思うのですが
自由度が2も違う理由が分かりません。
対称性の問題とも考えられますがR ln 2が
どこからくるのかがさっぱり分かりません。
どうかどうかよろしくお願い致します。

回答No.3

c80s3xxx · ベストアンサー

> COは対称操作に対する自由度は2なのでkln(2*N) になると思うのですが、

そうですよ．
kln(2N) = kln2 + klnN だから kln2 の差が出てくるわけです．

回答No.2

c80s3xxx

エントロピーの意味の問題ですね．
量子統計力学的にはエントロピーは klnW，mol 当たりなら RlnW です．
W は状態の数．
N2 では原子を入れ替える操作は意味を持ちませんが，CO では原子を入れ替えると別の状態に勘定できますから，CO は W が N2 のときの2倍あるべきです．
その他の項が同じであれば当然 Rln2 分だけ差が出てくるわけです．

お礼

またまた返信ありがとうございます。
しかしやっぱり腑に落ちません。
例えば対称操作を考慮に入れないエントロピーは
N2とCOは同じでklnNとします。
そこに対称操作の場合の数を含めることで
両者の値に差が生じるのですよね？
対称操作の場合の数を含めると
N2はklnNのままで
COは対称操作に対する自由度は2なのでkln(2*N)
になると思うのですが、なぜそうならないのでしょうか？

回答No.1

c80s3xxx

N2 は N-N で配置を入れ替えても区別できない．配置は「1」通りしかない．
CO は C-O で配置を入れ変えれば O-C で区別できる．配置は「2」通り．

お礼

返信ありがとうございます。
しかし、やっぱりどうしても理解出来ません。
なぜ配置の数の差が1違うとln2もエントロピーに差が出てくるのですか？
そして、なぜ自由度の差がエントロピーに影響するのですか？
教科書も読んだのですが、どうしても理解出来ません。
出来ればわかりやすい説明をお願い致します。