Энергия Гиббса

Многие химические реакции протекают самопроизвольно при комнатных условиях, без воздействия извне, а для осуществления других требуется изменение внешних условий (давление, температура и др.). Это послужило основой для выяснения природы химического сродства одних веществ к другим, т. е. для установления естественной причины протекания химических реакций. Было найдено, что самопроизвольные реакции сопровождаются экзотермическим эффектом и чем он больше, тем выше химическое сродство реагентов друг к другу.

Однако связь между экзотермичностью реакции и ее спонтанным протеканием оказалась недостаточной. Выявилось существование реакций с DH⁰ < 0, но не протекающих без внешнего воздействия, и реакций с DH⁰ > 0 (с эндотермичёским эффектом), протекающих самопроизвольно при более высоких температурах, чем 25 °С.

Не следует путать принципиальную возможность самопроизвольного протекания реакции (реакции с DH⁰ < 0 возможны) и реальное протекание экзотермической реакции, скорость которой может быть столь незначительной, что только при участии катализатора осуществляется практически заметное взаимодействие.

Возможность протекания реакции определяется не только снижением ее энтальпии, но и некоторой величиной DG, связанной с DH соотношением:

DG = DH - Q

Как и энтальпия реакции DH, величина DG характеризует химическую реакцию в целом, которая протекает в закрытой системе при р, Т = const. Функция состояния, обозначенная DG, называется энергией Гиббса реакции (это понятие введено в термодинамику американским физиком Гиббсом в 1874г.).

Данное выше выражение, записанное в форме: DH = DG + Q показывает, что энтальпия реакции при р, Т = const. состоит из двух слагаемых. Первое из них — это DG, освобождаемая в ходе реакции часть энтальпии, которая может совершать работу (но не нагревать внешнюю среду, так как Т = const. Второе слагаемое – это Q, «связанная» самой химической системой часть энтальпии, не совершающая внешней работы и расходуемая на изменение кинетической энергии микрочастиц (атомов, молекул, ионов), участвующих в данной реакции.

единица энергии Гиббса образования вещества совпадает с единицей энтальпии образования вещества (кДж/моль). Энергия Гиббса образования простого вещества в базовом состоянии
принимается равной нулю, аналогично энтальпии образования такого простого
вещества.

Если известны (или предварительно найдены) значения энергии Гиббса образования для всех веществ, участвующих в реакции DG⁰, то энергия Гиббса реакции может быть рассчитана по уравнению: DG_р = S DG⁰ _прод – S DG⁰ _исх

Предварительно рассчитывают значения энергии Гиббса образования всех веществ (используя данные из табл.).

Дата добавления: 2014-12-17