Влияние температуры на направление реакции

Согласно уравнению Δ G = Δ Н – T Δ S влияние температуры на Δ G определяется знаком и величиной Δ S. На рис. 2 показана зависимость Δ G ряда реакций от температуры. Если пренебречь влиянием Т на значения Δ Н и Δ S, то приведённая зависимость Δ G = ƒ(T)

является уравнением прямой, наклон которой определяется знаком Δ S. На рис. 2 при Δ S >0 прямая идет вниз, при Δ S <0 – вверх. Для реакции

2C _{(графит)} + O_{2 (г)} = 2СО _(г), Δ S >0,

протекающей с увеличением энтропии, повышение температуры приводит к увеличению отрицательного значения Δ G. Высокотемпературный режим благоприятствует протеканию процесса. Для реакции 2Hg _(ж) + O_{2 (г)} = 2HgO _(к), Δ S <0,

Рис. 2. Зависимость Δ G ряда

оксидов от температуры

протекающей с уменьшением энтропии, с повышением температуры отрицательное значение Δ G уменьшается. Следовательно, в этом случае высокотемпературный режим препятствует протеканию процесса. При соответствующей температуре Δ G приобретает положительное значение, и тогда реакция должна протекать в обратном направлении. Как видно на рис. 2, изменение знака Δ G для этой реакции достигается при 500 К. Выше этой температуры реакция протекает в обратном направлении:

2HgO _(к) = 2Hg _(ж) + O_{2 (г)}, Δ S >0

Таким образом, при низкотемпературном режиме (до 500 К) ртуть окисляется кислородом, в то время как при высокотемпературном режиме (выше 500 К) оксид ртути распадается с выделением кислорода. Эти процессы можно использовать для получения кислорода в лаборатории.

Если же при протекании процесса энтропия системы не изменяется, то значение Δ G от температуры практически не зависит. Так, для реакции

C _{(графит)} + O_{2 (г)} = СО_{2 (г)}, Δ S ≈0

зависимость Δ G = ƒ(T) на рис.2 изображена прямой, практически параллельной оси абсцисс.

Процессы, протекающие с уменьшением энтальпии (Δ Н < 0) и увеличением энтропии (Δ S > 0), практически необратимы. В этом случае Δ G всегда будет иметь отрицательное значение, какую бы температуру ни приняли.