Dažas reakcijas ir tādas, kuras ķīmiķi sauc par termodinamiski spontānām, kas nozīmē, ka tās notiek bez nepieciešamības ieguldīt darbu, lai tās notiktu. Aprēķinot standartu, varat noteikt, vai reakcija ir spontāna Gibsa brīva enerģija reakcijas, Gibba brīvās enerģijas atšķirība starp tīriem produktiem un tīriem reaģentiem to standarta stāvoklī. (Atcerieties, ka Gibsa brīvā enerģija ir maksimālais nepaplašināšanas darba apjoms, ko varat iegūt no sistēma.) Ja reakcijas brīvā enerģija ir negatīva, reakcija ir termodinamiski spontāna kā rakstīts. Ja reakcijas brīvā enerģija ir pozitīva, reakcija nav spontāna.
Uzrakstiet vienādojumu, kas atspoguļo reakciju, kuru vēlaties izpētīt. Ja jūs neatceraties, kā rakstīt reakcijas vienādojumus, noklikšķiniet uz pirmās saites sadaļā Resursi, lai ātri pārskatītu. Piemērs: pieņemsim, ka vēlaties uzzināt, vai reakcija starp metānu un skābekli ir termodinamiski spontāna. Reakcija būtu šāda:
Šī raksta beigās sadaļā Resursi noklikšķiniet uz saites NIST Chemical WebBook. Parādītajā logā ir meklēšanas lauks, kurā varat ierakstīt savienojuma vai vielas nosaukumu (piemēram, ūdeni, metānu, dimantu utt.) Un atrast par to vairāk informācijas.
Uzmeklējiet katras reakcijas sugas (gan produktu, gan reaģentu) standarta veidošanās entalpiju ΔfH °. Pievienojiet katra atsevišķā produkta ΔfH ° kopā, lai iegūtu produktu kopējo ΔfH °, pēc tam pievienojiet katra atsevišķā reaģenta ΔfH ° kopā, lai iegūtu reaģentu ΔfH °. Piemērs: jūsu uzrakstītajā reakcijā ietilpst metāns, ūdens, skābeklis un CO2. Elementa, piemēram, skābekļa stabilākajā formā, ΔfH ° vienmēr tiek iestatīts uz 0, tāpēc jūs tagad varat ignorēt skābekli. Ja jūs meklējat ΔfH ° visām pārējām trim sugām, jūs atradīsit:
Produktiem ΔfH ° summa ir -393,51 + 2 x -285,8 = -965,11. Ievērojiet, ka jūs reizinājāt ūdens ΔfH ° ar 2, jo jūsu ķīmiskās reakcijas vienādojumā ūdens priekšā ir 2.
Katrā no jūsu reakcijas sugām iegūstiet standarta molāro entropiju jeb S °. Tāpat kā ar standarta veidošanās entalpiju, pievienojiet produktu entropijas, lai iegūtu kopējo produkta entropiju, un summējiet reaģentu entropijas, lai iegūtu kopējo reaģenta entropiju.
Ievērojiet, ka, saskaitot visu, jums jāreizina gan skābekļa, gan ūdens S ° ar 2, jo reakcijas vienādojumā katram priekšā ir skaitlis 2.
Reizina pēdējā soļa reakcijas S ° ar 298,15 K (istabas temperatūra) un dala ar 1000. Jūs dalāt ar 1000, jo reakcijas S ° ir J / mol K, savukārt standarta reakcijas entalpija ir kJ / mol.
Piemērs: Reakcijas S ° ir -242,86. Reizinot to ar 298,15, pēc tam dalot ar 1000, iegūstam -72,41 kJ / mol.
No 4. posma rezultāta, standarta reakcijas entalpijas, atņemiet 7. darbības rezultātu. Jūsu iegūtais skaitlis būs standarta Gibsa reakcijas enerģija. Ja tā ir negatīva, reakcija ir termodinamiski spontāna, kā rakstīts jūsu izmantotajā temperatūrā. Ja tā ir pozitīva, jūsu izmantotajā temperatūrā reakcija nav termodinamiski spontāna.
Piemērs: -890 kJ / mol - -72,41 kJ / mol = -817,6 kJ / mol, ar kuru jūs zināt, ka metāna sadedzināšana ir termodinamiski spontāns process.
Atsauces
- "Ķīmiskie principi: ieskata meklējumi"; Pīters Atkins un citi; 2008
- "Organiskā ķīmija, struktūra un funkcija"; Pēteris Volhards un citi; 2011
par autoru
Džons Brenans, kurš atrodas Sandjego, raksta par zinātni un vidi kopš 2006. gada. Viņa raksti ir parādījušies "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" un "East Bay Katru mēnesi. "Brenans ir ieguvis dabaszinātņu bakalauru Kalifornijas Universitātē, Sandjego.
Foto kredīti
Photos.com/Photos.com/Getty Images