Направление протекания химических реакций

Самопроизвольному протеканию химических процессов в изобарно-изотермических условиях способствуют уменьшение энтальпии и увеличение энтропии системы. Первая тенденция характеризуется энтальпийным фактором и выражается через D Н, а вторая - характеризуется энтропийным фактором и количественно выражается через T× D S.

Совместное влияние энтальпийного и энтропийного факторов учитывает изменение энергии Гиббса D G ()

D G = D Н - T× D S,

где Т - абсолютная температура, К.

Самопроизвольно при Р,Т = const в прямом направлении могут протекать реакции, для которых D G < 0. Если D G реакции больше нуля, то такой процесс может протекать самопроизвольно только в обратном направлении. Реакции, имеющие D G = 0, находятся в состоянии равновесия, то есть для них равновероятно прямое и обратное течение процесса.

Расчет изменения энергии Гиббса реакции в стандартных условиях D G можно осуществить двумя способами:

1. По уравнению D G = D Н - Т× D S . Расчет D Н и D S подробно рассмотрен ранее.

2. По формуле, аналогичной при расчете D Н реакции через энтальпии образования участников реакции. В этом случае для реакции вида

a A + b B = d D + f F

D G = d D G (D) + f D G (F) - a D G (A) - b D G (B),

где D G - стандартная энергия Гиббса образования вещества, .

Стандартной энергией Гиббса образования вещества D G называют изменение энергии Гиббса реакции образования 1 моль соединения из простых веществ, находящихся в стандартных условиях. D G простых веществ равны нулю, а для сложных веществ - определены и содержаться в справочной литературе.

Направление химической реакции, прежде всего, определяется ее природой. Так, для экзотермических реакций (D Н < 0), сопровождающихся возрастанием числа моль газообразных веществ (D S > 0), при любой температуре изменение энергии Гиббса будет отрицательным. То есть независимо от температуры такие реакции могут протекать только в прямом направлении. Наоборот, эндотермические реакции (D Н > 0), сопровождающихся уменьшением числа моль газообразных веществ (D S < 0), независимо от значения температуры в системе могут протекать только в обратном направлении, так как в этом случае D G всегда положительное.

При сочетании D Н > 0, D S > 0 или D Н < 0, D S < 0 возможность протекания реакции в прямом направлении будет зависеть от температуры. При невысоких температурах , поэтому энтальпийный фактор вносит больший вклад в значение D G. При высоких температурах, когда , знак D G будет определяться знаком энтропийного фактора.

Дата добавления: 2014-01-06