Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Энергия Гиббса





Самопроизвольно, т.е. без затраты энергии извне, система может переходить только из менее устойчивого состояния в более устойчивое.

В химических процессах одновременно действуют два фактора:

- тенденция к переходу системы в состояние с наименьшей внутренней энергией, что уменьшает энтальпию системы (ΔH→min);

- тенденция к переходу системы к более беспорядочному состоянию, что увеличивает энтропию (ΔS→max).

Изменение энергии системы называется энтальпийным фактором, количественно он выражается через тепловой эффект реакции ΔH. Он отражает тенденцию к образованию связей и укрупнению частиц.

Возрастание энтропии в системе называется энтропийным фактором, количественно он выражается в единицах энергии (Дж) и рассчитывается как T·ΔS. Он отражает тенденцию к более беспорядочному расположению частиц, к распаду веществ на более простые частицы.

Суммарный эффект этих двух противоположных тенденций в процессах, протекающих при постоянных Т и р, отражается изменением изобарно-изотермического потенциала или свободной энергии Гиббса ΔG и выражается уравнением:

ΔG = ΔH - T·ΔS

При постоянном давлении и температуре (изобарно-изотермический процесс) самопроизвольно протекают реакции в сторону уменьшения энергии Гиббса.

По характеру изменения энергии Гиббса можно судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса.

Если ΔG<0, реакция может протекать самопроизвольно в прямом направлении. Чем больше уменьшение энтальпийного фактора и возрастание энтальпийного фактора, тем сильнее стремление системы к протеканию реакции. При этом энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном.

Увеличение энергии Гиббса ΔG>0 говорит о том, что реакция самопроизвольно в прямом направлении протекать не может.

Если ΔG=0, система находится в состоянии химического равновесия, энтальпийный и энтропийный факторы равны (ΔH = T·ΔS ). Температура, при которой ΔG = 0, называется температурой начала реакции: T = ΔH /ΔS. При этой температуре и прямая и обратная реакция равновероятны. Возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания реакции при различных соотношениях величины ΔH и ΔS представлена в таблице.



 

Знак изменения функции Возможность (невозможность) само-произвольного протекания реакции
ΔH ΔS ΔG
  —   +   —   +     +   —   —   +   —   +   ±   ±   Возможно при любых температурах   Невозможно при любых температурах   Возможно при достаточно низких температурах Возможно при достаточно высоких температурах

 

Пример 1.Исходя из значений ΔH0 и ΔS0 рассчитать ΔG0 реакции

 

Сu2S (к) + 2 O2 (г) = 2 CuO (к) + SO2 (г)

Указать возможность ее протекания в стандартных условиях в закрытой системе.

Решение: Изменение свободной энергии Гиббса в химической реакции при стандартных условиях ( Т = 298 К, Р = 101325 Па ) рассчитывается по уравнению ΔG0 = ΔH0 - T·ΔS0.

Тепловой эффект химической реакции ΔH0 = - 545,5 кДж (см. пример ). Изменение энтропии в химической реакции ΔS0 = -9,1 Дж/К (см. пример ).

Изменение свободной энергии Гиббса в химической реакции

ΔG0 = ΔH0 - T·ΔS0 = - 545,5 – [298 (9,1)10-3] = -548,21 кДж.

При расчете ΔG0 нужно учитывать, что ΔH0 выражается в кДж, а ΔS0 в Дж/К, для этого ΔS0 нужно умножить на 10-3.

Так как ΔG0<0, следовательно, в стандартных условиях самопроизвольное протекание данной химической реакции в прямом направлении возможно.

Пример 2.Исходя из значений ΔH0 и ΔS0 рассчитать ΔG0 реакции

 

MgСО3 (к) = MgО (к) + СО2 (г)

 

Указать возможность ее протекания при стандартных условиях в закрытой системе. При какой температуре начнется разложение карбоната кальция?

Решение: Выпишем из Приложений1 и 2 значения стандартных этальпий Н0обр. , кДж/моль и энтропий S0 , Дж/(К·моль):

MgСО3 (к) MgО (к) СО2 (г)

Н0обр. , кДж/моль ……………… -1096,21 -601,24 -393,51

S0, Дж/(моль К) …………………112,13 26,94 213,6

ΔH0 =(Н0обрMgО(к)0обр СО2(г)) -Н0обр MgСО3(к) = [-601,24 + (-393,5)] – (-1096,21)= = 101,46 кДж

ΔS 0 = [S 0MgО(к) + S 0СО2(г)] - S0 MgСО3(к) = [26,94 + 213,6] – 112,13 = 128,41 Дж/К

ΔG0 = ΔH0 - T·ΔS0 = 101,46 – 298· 128,41 ·10 -3 = 63,19 кДж

Так как ΔG0>0, следовательно, протекание данной реакции при стандартных условиях невозможно. Поскольку ΔH>0 и ΔS>0, можно сделать вывод, что реакция может самопроизвольно протекать при достаточно высокой температуре.

Рассчитаем температуру, при которой начинается разложение карбоната магния:

Т = ΔH0/ ΔS0 = 101,46/(128,41 · 10-3) = 790,12 К (517,12 0С).



При температуре 790,12 К равновероятны и прямая и обратная реакции. При температуре выше 790,12 К будет протекать прямая реакция, т.е будет происходить разложение карбоната магния.

 

 








Date: 2015-05-09; view: 721; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.019 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию