Pentru a ține cont de efectul simultan al factorilor de entalpie (DH) și entropie la presiune și temperatură constantă, se folosește așa-numita energie Gibbs (energie liberă, potențial uuzobarno-izotermic)
unde DG este schimbarea energiei standard Gibbs la temperatura T.
Calcularea schimbării energiei standard Gibbs se efectuează de obicei conform ecuației aproximative:
Desemnări. DG - schimbarea energiei standard Gibbs în reacție;
DG este schimbarea energiei standard Gibbs în reacție la o temperatură T;
DG este energia standard Gibbs a formării substanțelor și a ionilor din substanțe simple. DG este schimbarea energiei Gibbs a reacției de formare a 1 mol de materie din substanțe simple, cu condiția ca toți participanții la reacție să fie în stări standard.
Unități de măsură DG - kJ / mol; DG - kJ.
Pentru a calcula DG și procesul, aveți nevoie de:
1) înregistrează procesul corespunzător, indicând stările agregate ale substanțelor care participă la reacție;
2) aranja coeficienții stoichiometrici;
3) scrie din cartea de referință valorile încălzirii standard a formării și entropiile standard ale tuturor substanțelor implicate în reacție în stările agregate corespunzătoare;
4) calculați valorile reacțiilor DH și DS, după cum sa arătat mai sus, și înlocuindu-le în ecuația DG = DH-298 # 903; DS. găsiți valoarea DG. Ca orice funcție termodinamică, energia Gibbs este o funcție a statului, adică valoarea sa nu depinde de calea procesului, ci numai de stadiile inițiale și finale ale sistemului. Prin urmare, energia Gibbs a reacției chimice poate fi calculată ca suma energiilor Gibbs de formare a produselor de reacție minus suma energiilor Gibbs de formare a materiilor prime, luând în considerare coeficienții stoichiometrici. Deoarece tabelele arată valorile DG. atunci acest calcul poate fi utilizat numai pentru DG.
5) În calcularea DG, dependența DH 0 și DS 0 de temperatura este neglijată, iar DG este calculată din ecuația aproximativă
Prin magnitudinea schimbării energiei Gibbs în reacție se poate judeca posibilitatea fundamentală termodinamică a procesului. Procesul este imposibil din punct de vedere termodinamic ca spontan pentru DG >> 0 (> 40 kJ). Dacă DG <<0 (<–40 кДж), то процесс термодинамически возможен. Значения DG от –40 кДж до +40 кДж соответствуют обратимым процессам. При условии DG = 0 оба направления процесса равновероятны. Температура, при которой прямой и обратный процессы равновероятны, может быть определена в соответствии с формулой:
Energia Gibbs a reacției chimice este legată de constanta de echilibru a reacției prin ecuație
unde R este constanta gazului universal, 8,31 J / (mol # 8729; K); KP este constanta de echilibru a reacției exprimată în termeni de presiuni parțiale.
Dacă în această ecuație mergem de la logaritmul natural la cel zecimal și înlocuim constantul R, obținem ecuația:
Ecuația obținută este utilizată pentru a calcula constanta de echilibru a reacției și presiunea de descompunere a substanțelor. Presiunea de descompunere a unei substanțe (Pasl) este presiunea de echilibru a produselor gazoase a unei reacții de descompunere reversibile a unei substanțe. De exemplu, pentru reacții
Exemplul 2. Determinați dacă reacția vaporilor de apă cu clorul
la 1000 K? Determinați temperatura la care reacția devine posibilă termodinamic.
Pentru a determina posibilitatea termodinamică a reacției la 1000 K, este necesar să se calculeze energia Gibbs a reacției la această temperatură. Se poate calcula din ecuație folosind valorile entalpiei și entropiei reacției la temperatura standard. Se înregistrează valorile tabelate ale căldurilor de formare și entropiile standard absolute ale substanțelor inițiale și ale produselor de reacție sub formulele de substanțe din ecuația de reacție:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: