Главная Обратная связь

Дисциплины:






САМОПРОИЗВОЛЬНО РЕАКЦИЯ МОЖЕТ ПРОТЕКАТЬ ТОЛЬКО В НАПРАВЛЕНИИ УМЕНЬШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ГИББСА.



Рассмотрим закрытую систему, которая при постоянной температуре и постоянном давлении может обмениваться с внешней средой энергией, и в которой протекают только обратимые процессы (реакции). Требуется определить направление их самопроизвольного протекания.

В случае такой системы

DU = Q - Aобщ = Q - Aполезн - p DV.

Отсюда: работа против сил внешнего давления

 

Q = DU + p DV + Аполезн

 
 


ΔΗ

Q = ΔH + A пол.В нашей системе справедливо равенство

ΔS = Q / T , откуда Q = TΔS и TΔS = ΔH + Aпол.

Апол. = ТΔS - ΔH = - (ΔН - ТΔS).

Это означает, что в системе может совершаться работа химического процесса (т.е. Апол. > 0), если ΔН - ТΔS < 0.

Разность Н – ТS представляет собой термодинамическую функцию, которая называется энергией Гиббса (свободная энергия, изобарно-изотермический потенциал), G:

G = H - TS , Дж

Абсолютное значение энергии Гиббса определить нельзя, но изменение этой величины в ходе процесса можно измерить или рассчитать:

ΔGoр-и = Goпродуктов - Goисходных веществ (реагентов)

 

Уравнение Гиббса:

ΔG = ΔH – TΔS Дж .

энтальпийный фактор энтропийный фактор

Это уравнение учитывает обе тенденции, испытываемые любой термодинамической (т.е. и химической) системой.

Знак изменения свободной энергии Гиббса позволяет определить принципиальную возможность осуществления реакции в данном направлении.

ЕслиΔG < 0, то данный процесс в принципе осуществим, в данных условиях он теоретически может идти самопроизвольно, а абсолютное значение разности

ΔН - ТΔS определяет движущую силу этого процесса.

Если ΔG > 0, то в данных условиях реакция самопроизвольно протекать не может, и осуществима обратная реакция, для которой ΔG < 0.

ЕслиΔG = 0,реакция обратима, это критерий химического равновесия.

САМОПРОИЗВОЛЬНО РЕАКЦИЯ МОЖЕТ ПРОТЕКАТЬ ТОЛЬКО В НАПРАВЛЕНИИ УМЕНЬШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ГИББСА.

Анализ уравнения свободной энергии Гиббса показывает, что знак ΔGр-и зависит от знаков и относительных величин изменения энтальпии и энтропии, а также от температуры.

При низких температурахопределяющей будет величина (знак) ΔН, и самопроизвольно идут главным образом экзотермические реакции.

При высоких температурахрешающую роль играетэнтропийный член уравнения, возрастающий в реакциях разложения. Поэтому при достаточно больших температурах не могут существовать сложные системы.

Вычислить свободную энергию реакции (изменение свободной энергии реакции) можно не только по уравнению Гиббса, но и по свободным энергиям Гиббса образования веществ (табличные данные).



Стандартным изменением энергии Гиббса образования вещества называется изменение энергии Гиббса образования 1 моль вещества в стандартном состоянии из соответствующих простых веществ, также взятых в стандартных состояниях. При этом стандартные энергии Гиббса образования простых веществ в наиболее устойчивых их формах принимаются равными нулю: ΔGoобр.2) = 0 ; ΔGoобр.2) = 0.

Энергия Гиббса – функция состояния, поэтому она рассчитывается по закону Гесса:

стандартное изменение энергии Гиббса реакцииравно сумме стандартных изменений энергий Гиббса образования продуктовреакции минус сумма стандартных изменений энергий Гиббса образования исходных веществс учётом стехиометрических коэффициентов.

Для реакции aA + bB xX + yY

ΔGoр-и = ∑ΔGoобр.(xX; yY) - ∑ΔGoобр.(aA; bB).

Процессы, в которых энергия Гиббса убывает ΔGoр-и < 0, называются экзэргоническими,а при которых энергия Гиббса возрастает ∆Goр-и > 0, называются эндэргоническими,самопроизвольно они не протекают.

Эндэргонические процессы реализуются в природе в том случае, еслиони сопряжены с какими-то экзэргоническими реакциями:

в организме:

глюкоза + фруктоза сахароза + вода ; ΔGoр-и = +21 кДж .

Это эндэргоническая реакция, т.к. ΔGoр-и > 0. Она сопряжена с экзэргонической реакцией:

АТФ + Н2О АДФ + Н3РО4; ΔGoр-и = - 50 кДж .

 





sdamzavas.net - 2018 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...