Those conditions are not restricted to reactions at constant p and T, for they apply also to systems at constant V and T.
Keeping in mind the main purpose,. the discussion will exclusively be concentrated on Gibbs energy (G). The variation of G as a function of in an ideal gas chemical process is shown in Figure 1.In this particular case, it is assumed that Go products -- Go reactants > 0. When starting with unmixed reactants in their standard states at the same temperature T and there is no mixing of reactants with products, the Gibbs energy changes linearly as the reaction progresses, and eventually the reactants are completely converted to unmixed products in their standard states at the same temperature T. But when reactants are mixed, their pressures drop below their values (G products < Go reactants). As the reaction proceeds, the change in the Gibbs energy is not linear. The discussion is going to focus mainly on the meaning of the curve obtained in this last care.
These valley graphs can help to classify the different meanings of G,GGo and Go 5,63,69,70 Although modern physical chemistry textbooks usually draw and discuss the variation of G as a function of the extent of reaction, the corresponding figures are much less detailed, for their authors tend only to concentrate on the meaning of ,G. Hence, each of the different quatities represented in Figure I will be discussed.
When a reaction takes place at constant p and T, the Gibbs energy decreases, and the reaction continues until G has reached a minmum valoe (G eq). Moreover, keeping in mind that
And G is a finite difference in the Gibbs energy between two states. In Figure 1, it is, for example, the finite difference in the Gibbs energy between the final state (i.e., the equilibrium mixture ) and the initial one (i.e., the mixture of reactants). Thus, G differs form Go , which is also a finite difference,but now Go is the difference in the Gibbs energies of the products and teactants when each is in its standard state.
Also, it should be noticed that ,G = G . Not only is there a conceptual distinction between these two quantities, but there is also a distinction in the units with which each quantity is measured. In Figure I,and as has been stated above,G is a finite diffterence. Also , one should realize that G is an extensive quantity; it is expressed in energy units only, kJ. Conversely,in Figure I, the slope of the curve at a particular value of is ,G. That is ,G is not a finite difference: it is an instantaneous rate of change of G with respect of the degree of advancement of reaction. It is an intensive quantity and is mormally reported in units of kJ/mol, where has units of mol.
At equilibrium the rate of free energy change is zero. ,G = 0 but this is not the case of G . It should be stressed in Figure I that, when the reaction has reached equilibrium, the change in the Gibbs energy has been
Finally, let us recall the meaning of ,Go . It is the rate of change of standard free nenrgy, viz.
Therefore, it is the slops of the standard line and is constant,
,Go is an intensive quantity and is expressed in kJ/mol.
Neither can the negative value of ,Go be used as the general condition for spontaneity, nor is it true that a positive value of ,Go means that a chemical reaction will not proceed. As has been discussed prevlously, it is the sign of ,G that should always be considered for that purpose. Students can be presented selected examples 71,72 in which despite ,Go = > 0, the forward reaction is spontaneous (,G < 0).
A proper calculation of ,G makes use of the following equations55,63 (in which the intensive function nature of both G and ,Go should not go unnoticed)
Where, Q is the reaction quitlent, which has the form of the equilibrium constant, K, but is not equal to the equlilbrium constant [notice that when ,G = 0 (equilibrium), then Q = K],
We must remark that only when Q = 1 does ,G = ,Go . Of course, this is not the case for most chemical reactions. Thus, we must stress that in most cases the sigh of ,Go does not serve as a criterion for the spontaneity of a chemical process. The relationship of ,Go with K may be used to state how the reaction has gone before equilibrium been attained, for K may be obtained from ,Go
เงื่อนไขเหล่านี้จะไม่ จำกัด กับปฏิกิริยาที่คงที่ P และ T , พวกเขาใช้ยังระบบคงที่ v .
รักษาใจจุดประสงค์หลัก การสนทนาจะถูกเน้นโดยเฉพาะกิ๊บส์พลังงาน ( G ) การเปลี่ยนแปลงของ g เป็นฟังก์ชันในกระบวนการทางเคมีของก๊าซในอุดมคติ คือ แสดงในรูปที่ 1 ในกรณีนี้มันจะสันนิษฐานว่าไปผลิตภัณฑ์ -- ไปตั้งต้น > 0เมื่อเริ่มต้นบริสุทธิ์สารตั้งต้นในสหรัฐอเมริกามาตรฐานอุณหภูมิ T เดียวกันและไม่มีการผสมสารตั้งต้นกับผลิตภัณฑ์ , กิ๊บส์พลังงาน การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักเป็นปฏิกิริยาที่สารตั้งต้น และในที่สุดจะถูกแปลงทั้งหมดเพื่อให้บริสุทธิ์ผลิตภัณฑ์สหรัฐอเมริกามาตรฐานของพวกเขาที่อุณหภูมิเดียวกัน ที แต่เมื่อสารตั้งต้นจะผสมแรงกดดันของพวกเขาวางด้านล่างค่า ( กรัมผลิตภัณฑ์ < ไปตั้งต้น ) เป็นปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงในพลังงานกิบส์ไม่ได้เป็นเชิงเส้น การอภิปรายจะเน้นหลักในความหมายของเส้นโค้งที่ได้รับในการดูแล สุดท้ายนี้ .
กราฟหุบเขาเหล่านี้สามารถช่วยจำแนกความหมายที่แตกต่างกันของ g , g ไป 5,63,69 ไป ,70 แม้ว่าตำราเคมีอินทรีย์สมัยใหม่มักจะวาดและหารือเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของ g เป็นฟังก์ชันของขอบเขตของปฏิกิริยา , ตัวเลขที่สอดคล้องกันมีรายละเอียดน้อยมาก สำหรับผู้เขียนของพวกเขามักจะเพียงสมาธิในความหมายของ จี ดังนั้น ของแต่ละที่แตกต่างกัน quatities แสดงในรูปที่ผมจะกล่าวถึง
เมื่อปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่คงที่ P และ T ,กิ๊บส์พลังงานที่ลดลงและปฏิกิริยาต่อไปจนกว่าจะถึง minmum valoe G ( G EQ ) นอกจากนี้ การรักษาในใจว่า
และ G เป็นขอบเขตความแตกต่างในพลังงานกิบส์ระหว่างสองรัฐ ในรูปที่ 1 เป็น ตัวอย่างเช่น มีความแตกต่างในการใช้พลังงานกิบส์ระหว่างรัฐสุดท้าย ( เช่น การผสม ) และเริ่มต้น ( คือส่วนผสมของก๊าซ )ดังนั้น G แตกต่างรูปแบบไปซึ่งก็ต่างกันแน่นอน แต่ตอนนี้ไปคือความแตกต่างในกิ๊บส์พลังงานของผลิตภัณฑ์และ teactants เมื่อแต่ละเป็นในสถานะของมาตรฐาน .
ยัง มันควรจะสังเกตว่า , G = กรัม ไม่เพียง แต่จะมีความแตกต่างระหว่างแนวคิดสองปริมาณนี้ แต่ยังมีความแตกต่างในแต่ละหน่วย ซึ่งมีปริมาณสูง ในรูปผมและตามที่ได้กล่าวข้างต้น G เป็น diffterence จำกัด นอกจากนี้ ควรตระหนักว่า G เป็นปริมาณอย่างละเอียด ; มันจะแสดงในหน่วยพลังงาน , KJ . แต่ในรูปผม ความชันของเส้นโค้งที่เป็นเฉพาะมูลค่าของ G ที่ G ไม่แตกต่างจำกัด : มันเป็นคะแนนทันทีเปลี่ยนกรัม ส่วนระดับของความก้าวหน้าของปฏิกิริยามันเป็นปริมาณที่เข้มข้น และ mormally รายงานในหน่วยกิโลจูล / โมล ซึ่งมีหน่วยของมล
ที่ สมดุล อัตราการเปลี่ยนแปลงพลังงานเป็นศูนย์ , G = 0 แต่นี่ไม่ใช่กรณีของกรัม มันควรจะเน้นในรูปผมที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาได้ถึงความสมดุล การเปลี่ยนแปลงในกิ๊บส์พลังงานได้
ในที่สุด ให้เรานึกถึงความหมายของ , ไปมันมีอัตราการเปลี่ยนมาตรฐานฟรี nenrgy คือ
ดังนั้นจึงเป็นอาหารของเส้นมาตรฐานและค่า
ไปเป็นปริมาณที่เข้มข้นและมีการแสดงออกใน kJ / mol
ไม่ได้ค่าลบของ ไปใช้เป็นเงื่อนไขทั่วไป ความเป็นธรรมชาติ หรือมันเป็นความจริงที่เป็นค่าบวกของไปหมายความว่าปฏิกิริยาทางเคมีจะไม่ดำเนินการตามที่ได้รับการกล่าว prevlously มันเป็นเครื่องหมายของ G ที่ควรพิจารณาสำหรับวัตถุประสงค์ที่ นักเรียนสามารถนำเสนอตัวอย่างที่เลือกไว้ 71,72 ซึ่งแม้จะไป = > 0 , ปฏิกิริยาไปข้างหน้าคือธรรมชาติ ( G < 0 )
การคำนวณที่เหมาะสมของ G ที่ทำให้การใช้งานของ equations55,63 ต่อไปนี้ ( ซึ่งในฟังก์ชันเข้มข้นธรรมชาติของทั้งสอง G และไปไม่ควรสังเกต )
ที่ Q เป็นปฏิกิริยา quitlent ซึ่งมีรูปแบบของสมดุลคงที่ K แต่ไม่เท่ากับ equlilbrium คงที่ [ สังเกตว่า เมื่อ , G = 0 ( สมดุล ) , Q = k ] ,
เราต้องสังเกตว่าเมื่อ Q = 1 จะ , G = , ไป ของหลักสูตรนี้ไม่ได้เป็นกรณีสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีมากที่สุด ดังนั้น เราต้องเน้นว่าในกรณีส่วนใหญ่ถอนหายใจ ,ไม่ได้ใช้เป็นเกณฑ์สำหรับธรรมชาติของกระบวนการทางเคมี ความสัมพันธ์ของไปกับ K อาจจะถูกใช้เพื่อระบุว่าปฏิกิริยาได้ไปก่อน สมดุล การบรรลุค่า K อาจจะได้รับจากไป
การแปล กรุณารอสักครู่..