化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能變化

化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能變化化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能變化PAGEPAGE6化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能變化PAGE化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自在能改動

譚遠(yuǎn)樹

化學(xué)反應(yīng)的規(guī)范吉布斯自在能改動

化學(xué)反應(yīng)的規(guī)范右布斯自在能改動0是反應(yīng)產(chǎn)品與反應(yīng)物都處于規(guī)范態(tài)rGm下化學(xué)勢之差?；瘜W(xué)反應(yīng)的吉布斯自在能改動rGm是反應(yīng)產(chǎn)品和反應(yīng)物皆處于

任意情況下化學(xué)勢之差。?與G是兩個(gè)含意不一樣樣的物理量。在等溫等壓條Grmrm件下，所有物質(zhì)的0?i都有定值，因此所有反應(yīng)的G都有是常數(shù)；但由化學(xué)反rm應(yīng)的等溫式可知rGm不只與?相關(guān)，即與Qa相關(guān)，因此在等溫等壓條件下rGmrGm不是常數(shù)。換言之，?rGm>0的化學(xué)反應(yīng)未必不能夠夠以正向自覺進(jìn)行，能夠通過Qa值的調(diào)治使反應(yīng)的rGm，反應(yīng)即能正向自覺進(jìn)行。比喻氨合成反應(yīng)，在<0時(shí)，若是2、2和3的分壓都是?-1，這個(gè)673K，此時(shí)rGm=kJmolNHNH101325Pa數(shù)值大于零，在該條件下G，反應(yīng)不能夠夠以正向自覺進(jìn)行。若改變2、2和3r>0NHNHm的分壓，則能夠使rGm<0，反應(yīng)便能正向自覺進(jìn)行。式業(yè)合成氨就是這種情況下實(shí)

現(xiàn)的。

?rGm誠然不能夠夠以用來指導(dǎo)反應(yīng)的目標(biāo)，但能夠用來估計(jì)反應(yīng)的也許性。等溫

式告訴我們，若是?的絕對值很大，則rGm的正負(fù)號在正常情況下也許與rGmrGm?一致。比方，rGm?有很大的負(fù)值，若要使改變符號，Qa必很大，這在實(shí)際上有時(shí)是難以達(dá)成的。比喻反應(yīng):

Zn(s)+1/2O(g)===ZnO(s)2在298K時(shí)，該反應(yīng)的?=－-1.依據(jù)??，K01，rGmmolrGm=－RTlnK1(PO2/P0)2解得氧氣的平衡分壓P-107Pa.要使rmO2=×10G>0，即Zn不被氧化，氧的分壓要小于×10-107Pa，因此Zn在空氣中能自動地被氧化，而且反應(yīng)很圓滿。同理，若是rGm?的合理很大，亦選擇了rGm也為正。這就是說，在規(guī)范狀

態(tài)下反應(yīng)不能夠夠以正向自覺進(jìn)行，在正常的條件下反應(yīng)也不能夠夠以正向自覺進(jìn)行。

正常說來，大概以42kJmol-1為界限，當(dāng)G?－mol-1時(shí)，可認(rèn)rm<42kJ為反應(yīng)能正向自覺進(jìn)行；當(dāng)G?－-1時(shí)，反應(yīng)不能夠夠以正向自覺進(jìn)行。rm>42kJmol物質(zhì)的規(guī)范生成吉布斯自在能

?rGm不只好夠用來指導(dǎo)反應(yīng)的極限，估計(jì)反應(yīng)的目標(biāo)，而且能夠用來計(jì)算

??在談?wù)摶瘜W(xué)平衡反應(yīng)的規(guī)范平衡常數(shù)K，由此獲得平衡組成，這就選擇了rGm

問題時(shí)的極其重要的功能。

劃定:在規(guī)范壓力和所有溫度下，各樣最堅(jiān)固單質(zhì)的生成吉布斯自在能等于零。

那么由最堅(jiān)固單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量某物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的?就是該物質(zhì)的規(guī)范rGm生成吉布斯自在能，以符號“rGm?”表示。

對于任意化學(xué)反應(yīng)：

aA+bB====gG+hH

其rGm?可采用下式來計(jì)算：?0)(0)（）G=(ifGm,iifGm,irmi產(chǎn)品i反應(yīng)物?在附錄I中列出了298K常常有物質(zhì)的fGm數(shù)據(jù)。

3規(guī)范摩爾吉布斯自在能變( )的計(jì)算和反應(yīng)目標(biāo)的判斷

規(guī)范態(tài)時(shí)，吉布斯公式變?yōu)椋?/p>

-T

顯然，等溫、等壓下反應(yīng)在規(guī)范態(tài)時(shí)自覺反應(yīng)判據(jù)是：<0除可依據(jù)式求算外，還可由規(guī)范摩爾生成吉布斯自在能求算。在規(guī)范態(tài)下，

由最堅(jiān)固的純態(tài)單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的某物質(zhì)時(shí)的吉布斯自在能變稱為該物

質(zhì)的規(guī)范摩爾生成吉布斯自在能(以表示)。依據(jù)此界說，不難理解，所有最堅(jiān)固的純態(tài)單質(zhì)(如石墨、銀、銅、氫氣等)在所有溫度下的規(guī)范摩爾生成吉布斯自在

能均為零。

反應(yīng)的吉布斯自在能變( )與反應(yīng)焓變( )、熵變( )的計(jì)算準(zhǔn)則相同，即與反應(yīng)

的始態(tài)和終態(tài)相關(guān),與反應(yīng)的詳細(xì)路徑?jīng)]關(guān)。在規(guī)范態(tài)下，反應(yīng)的規(guī)范摩爾吉布

斯自在能變( )可按下式計(jì)算：

＝Σνi(生成物)+Σνi(反應(yīng)物)

這里需要指出，由于溫度對焓變和熵變的影響較小，凡是能夠?yàn)?T)≈、

(T)≈這樣任一溫度T時(shí)的規(guī)范摩爾吉布斯自在能變可按下式作近似計(jì)算：

(T)＝(T)-T(T)≈-T

非規(guī)范態(tài)摩爾吉布斯自在能變(rGm)的計(jì)算和反應(yīng)目標(biāo)的判斷

在本色中的很多化學(xué)反應(yīng)常常是在非規(guī)范態(tài)下進(jìn)行的。在等溫等壓及非規(guī)范

態(tài)下，對任一反應(yīng)來講：

cC+dD─→yY+zZ

依據(jù)熱力學(xué)推導(dǎo)，反應(yīng)摩爾吉布斯自在能變有以下關(guān)系式：

G=+RTJrm此式稱為化學(xué)反應(yīng)等溫方程式，式中J為反應(yīng)商。

對于氣體反應(yīng)：

對于水溶液中的(離子)反應(yīng)：

由于固態(tài)或液態(tài)處于規(guī)范態(tài)與否對反應(yīng)的rGm