1 / 30

Gibbsova voľná energia

Gibbsova voľná energia. Posudzovanie samovoľnosti pochodov Rakcie smerujú do rovnovážneho stavu Vzťah medzi štandardnou Gibbsovou voľnou energiou a rovnovážnou konštantnou. Príklad: Vypočítajte D S pre nasledujúcu reakciu. Hg (l) + ½ O 2(g) ---> HgO (s). Aké znamienko bude mať D S ?.

hieu
Download Presentation

Gibbsova voľná energia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Gibbsova voľná energia • Posudzovanie samovoľnosti pochodov • Rakcie smerujú do rovnovážneho stavu • Vzťah medzi štandardnou Gibbsovou voľnou energiou a rovnovážnou konštantnou Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  2. Príklad: Vypočítajte DS pre nasledujúcu reakciu Hg(l) + ½ O2(g) ---> HgO(s) • Aké znamienko bude mať DS? • Entropia sa znižuje. Sústava prechádza zo stavu s nižším usporiadaním do stavu s vyšším usporiadaním. Znamienko DS reakcie je preto... • Záporné! Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  3. Zmena štandardnej entropie sa vypočíta takto: DSor = SoHgO(s) - [SoHg(l) + 1/2 SoO 2(g)] DSor = (70.27 J/molK) - [(76.027J/molK) + 1/2 mol(205.0 J/molK)] DSor = -108.3 J/K Záporné znamienko naznačuje, že entropia sa pri reakcii znižuje Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  4. Zmena entropie a samovoľnosť • Prebiehajú aj reakcie, pri ktorých klesá entropia sústavy • Prečo? • Lebo celková zmena entropie sústavy sa zvyšuje • Pre celkovú zmenu jeDScelk > 0. DScelk =DSsústavy + DSokolia Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  5. Vyššia voľná energia (väčšia schopnosť konať prácu) Samovoľná zmena ∆G < 0 Nižšia voľná energia (menšia schopnosť konať prácu) batéria Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  6. DG = DH - TDS Gibbsova voľná energia J. Willard Gibbs 1839-1903 Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  7. Hsús Scelk = Ssús - T Definícia: G = H – TS • Stavová funkcia • Extenzívna vlastnosť Scelk = Ssústavy + Sokolia Pri konštantnej T a P: - TScelk = - TSsús+ Hsús (pri konštantnom T & P) G = H – TS Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  8. Gibbsova voľná energia, G • Nová definícia samovoľných (spontánnych) procesov: • DG < 0, samovoľný DG = 0, rovnovážny DG > 0, nesamovoľný v naznačenom smere, samovoľný je v opačnom smere Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  9. Nové pojmy DH < 0, exotermická DH > 0, endotermická DG < 0, exergonická DG > 0, endergonická Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  10. G = H – TS Samovoľnosť závisí od S H Nasamovoľnosť priaznivo vplýva kladná hodnota S a záporná veľká hodnota H (silne exotermická reakcia). Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  11. DH je tepelná energia, ktorú sústava vymieňa s okolím. TDS je mierou zmeny neusporiadanosti v sústave. Je to energia, ktorá sa spotrebuje alebo uvoľňuje pri zmene usporiadania sústavy. Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  12. Gibbsova voľná energia a samovoľnosť DG = DH - TDS DGDHDSsamovoľnosť – – + Samovoľný pri všetkých T + + – Nesamovoľný pri všetkých T – – ? Samovoľný pri nízkych T + + ? Samovoľný pri vysokých T Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  13. DH = TDS Ak sa mení teplota, môže sa z nesamovoľnej reakcie stať samovoľná a naopak.. DG = DH - TDS DG = - DS*T + DH Pre (+) DS a (+) DH (DG) + Pre (-) DS a (-) DH 0 DG = DH - TDS = 0 DH - TDS = 0 - Teplota Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  14. Samovoľný pochod  Pochod, ktorý prebieha bez vonkajšieho zásahu. • Príklad • Klince hrdzavejúce vonku Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  15. ∆G nás informuje o tom ako ďaleko je sústava od rovnováhy A <=====> B ∆G = GB-GA A B ∆G > 0 ∆G << 0 ∆G < 0 ∆G = 0 Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  16. Samovoľnosť vs rýchlosť reakcie • Termodynamika poskytuje info o smere reakcie a jej rozsahu ale nie o jej rýchlosti . • Samovoľná reakcia nemusí byť nevyhnutne rýchla reakcia. C (diamant)  C (grafit) DG < 0 samovoľná Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  17. Zmena štandardnej Gibbsovej voľnej energie, DG° Štandardná zlučovacia Gbbsova voľná energia = DGz° DGz° prvkov = 0 DG° = S n DGz°produktov - SDGz°reaktantov A tiež, DG° = DH° - TDS° Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  18. Štandardná Gibbsova voľná energia (Go) Go = Ho – TSo Štandardný stav: ( pri akejkoľvek teplote!) Plyn - 101 325 Pa Tuhá látka - čistá Kvapalina - čistá Roztok - aktivita a = 1 Gfo = 0 kJ/mol pre prvky v štandardnom stave Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  19. Vzťah k rovnovážnej konštante • Ka=termodynamická rovnovážna konštanta • T = teplota v K • R=plynová konštanta=8,314J/K.mol Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  20. Zmena štandardnej Gibbsovej voľnej energie chemickej reakcie ΔG0 je štandardná zlučovacia Gibbsova voľná energia Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  21. Závislosť Gibbsovej energie od tlaku P je tlak P0 je tlak v štandardnom stave R je plynová konštanta T je teplota a je aktivita zložky Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  22. Závislosť Gibbsovej energie od tlaku a teploty • Závislosť od tlaku • Závislosť od teploty Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  23. Závislosť Gibbsovej energie od zloženia sústavy • ΔG je celková zmena Gibbsovej energie reakcie • ΔG0 je zmena Gibbsovej energie reakcie pre všetky reaktanty a produkty v štandardnom stave Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  24. “korekcia” na neštandardný stav neštandardná štandardná Gibbsova voľná energia a rovnováha DG = DG° + RTlnQ v rovnováhe, DG = 0 a Q = K DG° = -RTlnKa Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  25. Závislosť ΔG0 od teploty • Všeobecný tvar rovnice: • ΔG0 = A + BT log T + CT Príklad: Reakcia CaO(s) + CO2(g) = CaCO3(s) ΔG 0 = - 168 490 + 144 T Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  26. Príklad: • Reakcia :2Hg + O 2 = 2HgO • ΔGo= -179 750 +210,8 T • ΔGo298 = -116931 J • Za štandardných podmienok je reakcia samovoľná • Má ale zápornú zmenu štandardnej entropie! Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  27. Zmena štandardnej entropie sa vypočíta takto: DSor = 2SoHgO(s) - [2SoHg(l) + SoO 2(g)] DSor = 2(70.27 J/molK) - [2(76.027J/molK) + (205.0 J/molK)] DSor = -216,6 J/K Záporné znamienko naznačuje, že entropia sa pri reakcii znižuje. AleDGor=-116931 J Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  28. Závislosť ΔG0 od teploty Zohľadňnuje teplotnú závislosťΔH aΔS : ΔG0 = = A + BTlnT + CT B = -CP C = CP[1+ln(298)] - Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  29. ZHRNUTIE • Na posúdenie termodynamickej schodnosti chemickej reakcie sa používa funkcia Δ G • Δ G je iné ako Δ G0 • Reakcia je termodynamicky schodná len ak je Δ G < 0 • Ak je termodynamicky schodná to neznamená, že prebieha rýchlo! Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

  30. Fyzikálna chémia,1.ročník HF,TU v Košiciach

More Related