imagesraschet-konstanty-ravnovesija-cherez-energiju-gibbsa-primer-thumb.jpg

Константа химического равновесия и энергия Гиббса

12.6. Для реакции 2С3Н8(г) н-С5Н12(г)+СН4(г) при температуре 1000 К константа равновесия равна 4. Определить равновесную концентрацию н-пентана, если исходная концентрация пропана равна 5 моль/л. При повышении температуры равновесие сдвигается в сторону эндотермической реакции, при понижении температуры – в сторону экзотермической реакции. 12.7. При температуре 500 К константа равновесия процесса СО2(г)+3Н2(г) СН3ОН(г)+Н2О(г) равна 3,4·10-5.

Для чистого вещества и жидкости стандартная энергия Гиббса совпадает с энергией Гиббса образования этих веществ. Кроме того, сравнивая величины стандартной энергии Гиббса нескольких реакций, можно выбрать наиболее предпочтительные, для которых имеет наибольшую по модулю отрицательную величину. Здесь и — тепловой эффект реакции, протекающей, соответственно, при постоянном давлении или при постоянном объёме.

2. Равновесие является динамическим, то есть обусловлено протеканием прямой и обратной реакции с одинаковыми скоростями. 4. К состоянию равновесия можно подойти с двух сторон – как со стороны исходных веществ, так и со стороны продуктов реакции. 5. В состоянии равновесия энергия Гиббса достигает своего минимального значения.

Степень смещения равновесия определяется абсолютной величиной теплового эффекта: чем больше по абсолютной величине энтальпия реакции H, тем значительнее влияние температуры на состояние равновесия. Катализатор одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакции и поэтому не влияет на смещение химического равновесия.

D Gоf,800(С3Н6(г))=145,69 кДж/моль. Термодинамическими потенциалами, или характеристическими функциями, называют термодинамические функции, которые содержат в себе всю термодинамическую информацию о системе. Таким образом, энергия F равна той части внутренней энергии (U = F + TS), которая может превратиться в работу. Расчет изменения функций F и G в химических реакциях можно проводить разными способами. Рассмотрим два из них на примере энергии Гиббса.

Пример 5-1. Внутренняя энергия некоторой системы известна как функция энтропии и объема, U(S,V). 5-5. Напишите выражение для бесконечно малого изменения энтропии как функции внутренней энергии и объема. Найдите зависимость внутренней энергии от объема и температуры U(V,T). 5-17. Один моль газа Ван-дер-Ваальса изотермически расширяется от объема V1 до объема V2 при температуре T. Найдите U, H, S, F и G для этого процесса.

Наш форум химиков существует с 2003 года и на данный момент является самым старым в рунете. Для того чтобы найти величину ΔG0, допустим, что выбранные парциальные давления соответствуют состоянию равновесия. Это важное уравнение, найденное Вант-Гоффом, позволяет вычислить изменение энергии Гиббса при химической реакции. Из сказанного следует, что химическое сродство зависит не только от природы веществ и температуры, но и от их парциальных давлений.

Во второй половине XIX в. Бертло и Томсен стали широко использовать калориметрию для определения теплот химических реакций. Как было показано выше, в зависимости от соотношения между концентрациями реагирующих веществ реакция может самопроизвольно протекать как в прямом, так и в обратном направлениях.

Такой мерой является величина ΔG, определяемая уравнением: ΔG = ΔH — TΔS, где ΔH и ΔS — изменения энтальпии и энтропии реакции. Поэтому изменения энергии Гиббса и энтальпии реакции близки по величине и одинаковы по знаку, т.е. ΔG −∼ ΔH. В таких случаях принцип Бертло — Томсена позволяет сделать качественно правильные выводы.

В этом случае величина ΔG0 называется стандартным или нормальным изменением энергии Гиббса. Эти таблицы, как и таблицы тепловых эффектов (энтальпий), позволяют из относительно небольшого числа данных находить величины ΔG0 и, следовательно, константы равновесия для многочисленных реакций.

0. В рассматриваемом случае изменение энергии Гиббса при образовании Н2OГ из элементов большая отрицательная величина. Как уже отмечалось, величина ΔG0 характеризует равновесие лишь в случае, если все участники реакции имеют одинаковые парциальные давления, равные атмосферному.

Кр, то величина ΔG = 0, и реакция в этом случае не пойдет. В газовых реакциях, где изменяется число молей газов, равновесие зависит и от общего давления. Пример 5-3. Выразите производные и через другие термодинамические параметры. Таким образом, при необратимых процессах, протекающих при постоянных температуре и давлении, энергия Гиббса всегда уменьшается. Минимум энергии Гиббса достигается при равновесии.

Читайте также: