Energie de reacție standard Gibbs liberă

Echilibru chimic

Energia de reacție standard Gibbs , denumită și energia de reacție liberă standard , este schimbarea energiei libere care are loc într-o reacție atunci când reactanții din stările lor standard sunt total transformați în produse care se află și în stările lor standard. ^[1]

Δ G _r ° = G ° _produse - G ° _reactanți

Derivare

Stările standard de referință sunt:

pentru gaz: 1 bar de presiune parțială
pentru lichide și solide pure: 1 bar de presiune externă
pentru soluții: concentrație 1 mol / dm ³

În general, se face referire la temperatura de 298 K, ^[2] deși Δ G ° poate fi calculat la orice temperatură.

La temperatură și presiune constante, referindu-se întotdeauna la sistemul de reacție, calculul poate fi efectuat prin diferențierea expresiei definiției energiei libere Gibbs :

_reacția d G = _reacția H d - d _reacție (TS)

În termeni fini și la temperatură și presiune constante ecuația Gibbs-Helmholtz devine:

Reaction G _reacție = Δ H _reacție - T Δ S _reacție

A T la 298 K:

Reaction G ° _reacție = Δ H ° _reacție - T ° Δ S ° _reacție

Această expresie permite prezicerea direcției unui proces chimic atunci când acesta se găsește în condiții standard. Acest concept se numește spontaneitate termodinamică . La _reacția Δ G ° <0 reacția va fi exergonică și, prin urmare, favorizată. ^[3]

Dacă temperatura nu este temperatura standard de 298 K, ultima expresie este invalidă și poate fi utilizată doar pentru a estima valorile _sistemului Δ G atâta timp cât temperatura nu se abate prea mult de la valoarea la care Δ H _sistem și Δ S se referă la _sistem .

Tabelele de energie liberă de formare molară standard pot fi utilizate pentru a determina energia liberă standard a unei reacții. Această ultimă cantitate este definită (analog cu entalpia standard de formare ) ca diferența de energie liberă a reacției de formare a unui mol de compus. ^[3]

Exemple de calcul

Este posibil să se urmărească energia de reacție standard Gibbs fără energia standard de formare Gibbs . De fapt, pentru o reacție chimică generică:

0=\sum _{i}r_{i}R_{i}

{\ displaystyle 0 = \ sum _ {i} r_ {i} R_ {i}}

{\ displaystyle 0 = \ sum _ {i} r_ {i} R_ {i}}

unde r _i sunt numerele stoichiometrice ^[4] și R _i substanțele chimice avute în vedere, energia de reacție standard Gibbs liberă este:

\Delta {G_{r}}^{o}=\sum _{i}r_{i}\Delta {G_{if}}^{o}

{\ displaystyle \ Delta {G_ {r}} ^ {o} = \ sum _ {i} r_ {i} \ Delta {G_ {if}} ^ {o}}

{\ displaystyle \ Delta {G_ {r}} ^ {o} = \ sum _ {i} r_ {i} \ Delta {G_ {if}} ^ {o}}

De exemplu, din datele de mai sus, este posibil să se obțină valorile Δ G _r ° ale următoarelor reacții, efectuate la 298 K:

CH ₄ (g) + 2O ₂ (g) → CO ₂ (g) + 2H ₂ O (l)

Δ G _r ° = (–394,36 + 2 × (–237,13)) - (–50,72 + 2 × 0) = –817,9 kJ / mol

CH ₄ (g) + NH ₃ (g) → HCN (g) + 3H ₂ (g)

Δ G _r ° = (124,7 + 3 × 0) - (–50,72 + (- 16,45)) = +187,42 kJ / mol

N ₂ H ₄ (g) + ₂ N ₂ O (g) → ₂ H ₂ O (l) + ₃ N ₂ (g)

ΔG _r ° = (2 × (–237,13) + 3 × 0) - (149,43 + 2 × (104,20)) = –832,09 kJ / mol

Notă

^ note despre termochimie ( PPT ), pe di.univr.it .
^ Potențial chimic de echilibru al energiei libere ( PPT ), pe uniroma2.it . Adus la 7 mai 2017 (Arhivat din original la 17 mai 2017) .
^ ^a ^b Note privind termodinamica CHEMICAL 4 , pe ww2.unime.it (arhivat din original la 5 mai 2017) .
^ numerele stoichiometrice sunt coeficienții stoichiometrici ai reacției la care, prin definiție, se adaugă semnul pozitiv pentru produse și negativ pentru reactanți.

Elemente conexe

Portalul chimiei

Portalul Termodinamicii

[1] te despre termochimie ( PPT ), pe di.univr.it .

[2] Potențial chimic de echilibru al energiei libere ( PPT ), pe uniroma2.it . Adus la 7 mai 2017 (Arhivat din original la 17 mai 2017) .

[Note-3] Note privind termodinamica CHEMICAL 4 , pe ww2.unime.it (arhivat din original la 5 mai 2017) .

[4] umerele stoichiometrice sunt coeficienții stoichiometrici ai reacției la care, prin definiție, se adaugă semnul pozitiv pentru produse și negativ pentru reactanți.

[1]

[2]

[3]

[4]