化學反應的吉布斯自由能變化

1、§ 化學反應的吉布斯自由能變化一、化學反應的標準吉布斯自由能變化化學反應的標準右布斯自由能變化DrGm0是反應產(chǎn)物與反應物都處于標準態(tài)下化學勢之差。化學反應的吉布斯自由能變化DrGm是反應產(chǎn)物和反應物皆處于任意狀態(tài)下化學勢之差。 DrGm與DrGm是兩個含義不同的物理量。在等溫等壓條件下，任何物質(zhì)的mi0都有定值，所以任何反應的DrGm都有是常數(shù)；但由化學反應的等溫式可知DrGm不但與DrGm有關，即與Qa有關，所以在等溫等壓條件下DrGm不是常數(shù)。換言之， DrGm >0的化學反應未必不能正向自發(fā)進行，可以通過Qa值的調(diào)整使反應的DrGm<0，反應即能正向自發(fā)進行。例如

2、氨合成反應，在673K時，如果N2、H2和NH3的分壓都是101325Pa，此時DrGm =24.20 kJ×mol-1，這個數(shù)值大于零，在該條件下DrGm>0，反應不能正向自發(fā)進行。若改變N2、H2和NH3的分壓，則可使DrGm<0，反應便能正向自發(fā)進行。式業(yè)合成氨就是這種情況下實現(xiàn)的。DrGm 雖然不能用來指示反應的方向，但可以用來估計反應的可能性。等溫式告訴我們，如果DrGm 的絕對值很大，則DrGm的正負號在一般情況下可能與DrGm 一致。譬如， DrGm 有很大的負值，若要使改變符號，Qa必很大，這在實際上有時是難以實現(xiàn)的。例如反應:Zn(s)+1/2O2(g)

3、=ZnO(s)在298K時，該反應的DrGm =318.2kJ×mol-1.根據(jù)DrGm =RTlnK ，解得氧氣的平衡分壓=2.8×10-107 Pa.要使DrGm>0，即Zn不被氧化，氧的分壓要小于2.8×10-107 Pa，因此Zn在空氣中能自動地被氧化，而且反應很徹底。同理，如果DrGm 的正值很大，亦決定了DrGm也為正。這就是說，在標準狀態(tài)下反應不能正向自發(fā)進行，在一般的條件下反應也不能正向自發(fā)進行。一般說來，大約以42 kJ×mol-1為界限，當DrGm <42 kJ×mol-1時，可認為反應能正向自發(fā)進行； 當DrGm >42 kJ×mol-1時，反應不能正向自發(fā)進行。二、物質(zhì)的標準生成吉布斯自由能DrGm不但可以用來指示反應的限度，估計反應的方向，而且可以用來計算反應的標準平衡常數(shù)K，由此得到平衡組成，這就決定了DrGm 在討論化學平衡問題時的極其重要的作用。規(guī)定:在標準壓力和一切溫度下，各種最穩(wěn)定單質(zhì)的生成吉布斯自由能等于零。那么由最穩(wěn)定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量某物質(zhì)時反應的DrGm 就是該物質(zhì)的標準生成吉布斯自由能，以符號“DrGm ”表示。對于任意化學反應：aA+