化學反應吉布斯自由能變化

化學反應吉布斯自由能變化化學反應吉布斯自由能變化PAGEPAGE6化學反應吉布斯自由能變化PAGE化學反應的吉布斯自在能改動

譚遠樹

化學反應的規(guī)范吉布斯自在能改動

化學反應的規(guī)范右布斯自在能改動0是反應產品與反應物都處于規(guī)范態(tài)rGm下化學勢之差?；瘜W反應的吉布斯自在能改動rGm是反應產品和反應物皆處于

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

現的。

?rGm誠然不能夠夠以用來指導反應的目標，但能夠用來估計反應的也許性。等溫

式告訴我們，若是?的絕對值很大，則rGm的正負號在正常情況下也許與rGmrGm?一致。比方，rGm?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達成的。比喻反應:

Zn(s)+1/2O(g)===ZnO(s)2在298K時，該反應的?=－-1.依據??，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)下反應不能夠夠以正向自覺進行，在正常的條件下反應也不能夠夠以正向自覺進行。

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

?rGm不只好夠用來指導反應的極限，估計反應的目標，而且能夠用來計算

??在談論化學平衡反應的規(guī)范平衡常數K，由此獲得平衡組成，這就選擇了rGm

問題時的極其重要的功能。

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

那么由最堅固單質生成單位物質的量某物質時反應的?就是該物質的規(guī)范rGm生成吉布斯自在能，以符號“rGm?”表示。

對于任意化學反應：

aA+bB====gG+hH

其rGm?可采用下式來計算：?0)(0)（）G=(ifGm,iifGm,irmi產品i反應物?在附錄I中列出了298K常常有物質的fGm數據。

3規(guī)范摩爾吉布斯自在能變( )的計算和反應目標的判斷

規(guī)范態(tài)時，吉布斯公式變?yōu)椋?/p>

-T

顯然，等溫、等壓下反應在規(guī)范態(tài)時自覺反應判據是：<0除可依據式求算外，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，

由最堅固的純態(tài)單質生成單位物質的量的某物質時的吉布斯自在能變稱為該物

質的規(guī)范摩爾生成吉布斯自在能(以表示)。依據此界說，不難理解，所有最堅固的純態(tài)單質(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。

反應的吉布斯自在能變( )與反應焓變( )、熵變( )的計算準則相同，即與反應

的始態(tài)和終態(tài)相關,與反應的詳細路徑沒關。在規(guī)范態(tài)下，反應的規(guī)范摩爾吉布

斯自在能變( )可按下式計算：

＝Σνi(生成物)+Σνi(反應物)

這里需要指出，由于溫度對焓變和熵變的影響較小，凡是能夠為(T)≈、

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

(T)＝(T)-T(T)≈-T

非規(guī)范態(tài)摩爾吉布斯自在能變(rGm)的計算和反應目標的判斷

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

態(tài)下，對任一反應來講：

cC+dD─→yY+zZ

依據熱力學推導，反應摩爾吉布斯自在能變有以下關系式：

G=+RTJrm此式稱為化學反應等溫方程式，式中J為反應商。

對于氣體反應：

對于水溶液中的(離子)反應：

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