ЭНЕРГИЯ ГИББСА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Наука » Химия

Полученный критерий самопроиз­вольного протекания реакции можно преобразовать в более удобную фор­му, если воспользоваться ещё одной термодинамической функцией — энергией Гиббса, которая обозначает­ся буквой G и определяется как G=Н-TS. Названа она в честь одного из основателей химической термоди­намики, американского учёного Джозайи Уилларда Гиббса (1839—1903).

 

Преобразуем выражение DSобщ =DSсист-DHсист/T>0, умножив  его на -Т. Получим:

-TDSобщ=-TDSсист+DH<0. С учётом новой функции G последнее выражение приобретает вид -TDSобщ=DGсист<0.

Теперь критерий самопроизволь­ности реакции и её равновесия мож­но выразить через изменение энер­гии Гиббса системы;

DG<0 — самопроизвольная реак­ция;

DG=0 — реакция находится в со­стоянии равновесия;

DG>0 — несамопроизвольная ре­акция (самопроизвольна обратная реакция).

Рассчитав DG химической реак­ции, можно, не проводя эксперимен­тов, дать ответ о принципиальной (термодинамической) возможности (или невозможности) её протека­ния.

Знак DG, а значит, и самопроиз­вольность реакции зависит от соот­ношения величин DН и TDS. (Напом­ним, что DН положительно для эндотермических реакций и отрица­тельно для экзотермических.)

При низких температурах произ­ведение TDS часто мало по сравнению с DН, и в формуле DG = DН-TDS этим членом можно пренебречь. В таком случае знак DG определяется знаком DН, и самопроизвольно идут только экзотермические реакции, т. е. будет справедливым критерий Бертло— Томсена, о котором говорилось в на­чале этой статьи.

 

ЭНЕРГИЯ ГИББСА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

 

ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОТЕКАНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗНАКА DS И DН И ТЕМПЕРАТУРЫ

 

ЭНЕРГИЯ ГИББСА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

 

ПОЙДЁТ ЛИ ВСЁ-ТАКИ РЕАКЦИЯ?

Рассмотрим реакцию 2Н2(г)+О2(г)®2О(ж). Изменение стандарт­ной энергии Гиббса для неё равно DG0 = -474,38 кДж. Поскольку DG<<0, при нормальных условиях реакция должна протекать самопроизвольно. Известно, однако, что она в этих условиях практически не идёт. Но стоит внести в смесь подходящий ка­тализатор (мелкодисперсную плати­ну) или просто поднести горящую спичку, реакция произойдёт со взры­вом: это гремучий газ!

ЭНЕРГИЯ ГИББСА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Джозайя Уиллард Гиббс.

  

Получается, что термодина­мика «не знает», пойдёт ли ре­акция в действительности, а говорит только,  что она термодинамически разре­шена, т. е. в принципе воз­можна. Значит ли это, что термодинамические рас­чёты бесполезны? Конеч­но, нет. Если термодина­мика утверждает,  что какая-либо реакция тер­модинамически разреше­на, то можно попытаться подобрать условия (под­ходящий катализатор или температуру) и осуществить её.  Это было сделано для многих важных технологиче­ских процессов. А в том случае, когда реакция термодинамически запрещена, нет смысла даже искать катализатор. Проблемой изучения скоростей и механизмов химических

реакций занимается другая область физической химии — химическая кинетика.

ЭНЕРГИЯ ГИББСА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Бронзовый памятник во влажном воздухе медленно покрывается налётом основного карбоната меди



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.