Чем меньше DG (больше Aпол ), тем полнее протекает процесс

▼D _rG < 0 – самопроизвольный процесс – реакция в прямом направлении;

▼D _rG > 0 - самопроизвольный процесс – реакция в обратном направлении;

▼D _rG = 0 – система в равновесном состоянии.

Направление протекания процесса зависит от соотношения энтальпийного ∆ _rН и энтропийного Т ∆ _rS факторов реакции.

D _rG = D _rH - Т Δ _r S

	знак	Принципиальная возможность и условия протекания прямой реакции
∆ rН	∆ rS	Dr G
	-	+	-	Возможна при любой температуре
	+	-	+	Невозможна. Возможна в обратном направлении
	-	-	- +	Возможна при низких температурах
	+	+	+ -	Возможна при высоких температурах

∆ _fG (простых веществ) = 0

∆ _fG ⁰ - стандартная энергия Гиббса образования вещества (вещества находятся в стандартном состоянии)

∆ _fG ⁰_298, - табулирована [кДж/моль ]

D_r G рассчитывают:

● 1-й способ по закону Гесса:

Δ _rG_T = ∑ν _i Δ _fG_{T,i продуктов} - ∑ν _j Δ _fG_{T,j исх веществ}

Δ _rG⁰₂₉₈ =∑ν _i Δ _fG⁰_{298,i продуктов}-∑ν _j Δ _fG ⁰_{298,j исх веществ}

● 2-й способ по уравнению:

Δ _rG_T = ∆ _rH_T - T ∆ _rS_T

Δ _rG⁰₂₉₈ = ∆ _rH⁰₂₉₈ - T ∆ _rS⁰₂₉₈

● 3-й способ изотерма Вант Гоффа, 1886г. (связь между Δ _rG_T и ∆ _rG⁰_T): для реакции a A_г + b B_г + d D_к = e E_г + f F_г

– относительные парциальные давления газообразных веществ, = p/100 кПа.

∆ _rG⁰_Т = ∆ _rH⁰_Т - T ∆ _rS⁰_Т =

= ∆ _rH ⁰₂₉₈ + ∆ _rС⁰_pdT -Т ∆ _rS⁰ ₂₉₈- Т dT

Для приближения ∆ _rС⁰_p =0:

∆ _rН ⁰ _Т = ∆ _rН ⁰₂₉₈

∆ _rS⁰_T = ∆ _rS⁰ ₂₉₈

∆ _rG⁰_Т = ∆ _rH⁰₂₉₈ - T ∆ _rS⁰₂₉₈ - для ваших расчетов!

Задача. Определите возможности самопроизвольного протекания реакции

С(к) + СО₂(г) = 2СО(г)

при 298К и 1000К и стандартных состояниях всех компонентов (∆ _rН ⁰ _Т и ∆ _rS⁰_T - не зависят от температуры).

Решение. Возможность самопроизвольного протекания реакции определяется: ∆ _rG⁰_T< 0

∆ _rG⁰_Т = ∆ _rH⁰_Т - T ∆ _rS⁰_Т = ∆ _rH⁰₂₉₈ - T ∆ _rS⁰₂₉₈

∆ _rG⁰₂₉₈ = 172,5 – 298 ^. 175,66 ^. 10^-3 = 120,15 кДж > 0 - в прямом направлении невозможна (энтальпийный фактор не способствует самопроизвольному протеканию прямой реакции).

∆ _rG⁰₁₀₀₀ = 172,5 – 1000 ^. 175,66 ^. 10^-3 = -3,16 кДж < 0 - в прямом направлении возможна (энтропийный фактор способствует самопроизвольному протеканию прямой реакции).

Задача. При каком соотношении парциальных давлений газообразных компонентов реакции и 298К

С(к) + СО₂(г) = 2СО(г)

возможно ее протекание в прямом направлении?

Решение. Возможность самопроизвольного протекания реакции: Δ _rG₂₉₈ <0

По уравнению изотермы Вант-Гоффа:

Δ _rG₂₉₈ =[ ∆_rG⁰₂₉₈ + RT ln] < 0.

120,15 + 8,31^.10^-3.298 ln<0

ln < -48,5 Þ <10^-21

Задача. Определить температурную область самопроизвольного протекания реакции

С_к + СО_2(г) = 2СО_(г)

при стандартных состояниях компонентов.

Решение. Реакция протекает самопроизвольно при стандартных состояниях компонентов, если:

∆ _rG⁰_Т =∆ _rH ⁰₂₉₈+∆ _rС⁰_pdT+Т ∆ _rS⁰ ₂₉₈+ Т ∆ _rС⁰_p/T) dT <0 – опускаем!

Если ∆ _rH⁰ и ∆ _rS⁰ не зависят от температуры:

∆ _rG⁰_Т = ∆ _rH⁰₂₉₈ - T ∆ _rS⁰₂₉₈ < 0.

(172,5 – Т ^.175,66^.10^-3) < 0

Т > 982 К

Из справочных данных:

Дата добавления: 2014-01-04