化学反应的吉布斯自由能变化

1

3标准摩尔吉布斯自由能变(

)的计算和反应方向的判断

标准态时,吉布斯公式(2.1.2)变为:

-

T

显然,等温、等压下反应在标准态时自发反应判据是:

除可根据式(2.1.3)求算外,还可由标准摩尔生成吉布斯自由能

求算。在标准态下,由最稳定的纯态单质生成单位物质的量的某物质时的吉布斯自由能变称为该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能(以

表示)。根据此定义,

不难理解,任何最稳定的纯态单质(如石墨、银、铜、氢气等)在任何温度下的标

准摩尔生成吉布斯自由能均为零。 反应的吉布斯自由能变(

)与反应焓变(

)、熵变(

)的计算原

则相同,即与反应的始态和终态有关,与反应的具体途径无关。在标准态下,反应的标准摩尔吉布斯自由能变(

)可按下式计算:

= Σν

i

(生成物) + Σνi

(反应物)

这里需要指出,由于温度对焓变和熵变的影响较小,通常可认为

(T) ≈

(298.15K)、

(T) ≈

(298.15K) 这样任一温度T时的标准摩尔

吉布斯自由能变可按下式作近似计算: (T) = (T) - T(T) ≈ (298.15K) - T(298.15K)

4非标准态摩尔吉布斯自由能变(Δr

Gm

)的计算和反应方向的判断

在实际中的很多化学反应常常是在非标准态下进行的。在等温等压及非标准

态下,对任一反应来说:

2

(2.1.3)

(2.1.4)

(2.1.5)

cC + dD ─→ yY + zZ

根据热力学推导,反应摩尔吉布斯自由能变有如下关系式:

ΔG =

r

m

+ RTlnJ

(2.1.6)

此式称为化学反应等温方程式,式中J为反应商。

对于气体反应:

对于水溶液中的(离子)反应:

r

m

由于固态或液态处于标准态与否对反应的ΔG影响较小,故它们在反应商(J)式中不出现。例如反应:

MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl(aq) ─→ Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (l)

-

非标态时:ΔG =

r

m+ RTlnJ 其中:

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3标准摩尔吉布斯自由能变(

)的计算和反应方向的判断

标准态时,吉布斯公式(2.1.2)变为:

-

T

显然,等温、等压下反应在标准态时自发反应判据是:

除可根据式(2.1.3)求算外,还可由标准摩尔生成吉布斯自由能

求算。在标准态下,由最稳定的纯态单质生成单位物质的量的某物质时的吉布斯自由能变称为该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能(以

表示)。根据此定义,

不难理解,任何最稳定的纯态单质(如石墨、银、铜、氢气等)在任何温度下的标

准摩尔生成吉布斯自由能均为零。 反应的吉布斯自由能变(

)与反应焓变(

)、熵变(

)的计算原

则相同,即与反应的始态和终态有关,与反应的具体途径无关。在标准态下,反应的标准摩尔吉布斯自由能变(

)可按下式计算:

= Σν

i

(生成物) + Σνi

(反应物)

这里需要指出,由于温度对焓变和熵变的影响较小,通常可认为

(T) ≈

(298.15K)、

(T) ≈

(298.15K) 这样任一温度T时的标准摩尔

吉布斯自由能变可按下式作近似计算: (T) = (T) - T(T) ≈ (298.15K) - T(298.15K)

4非标准态摩尔吉布斯自由能变(Δr

Gm

)的计算和反应方向的判断

在实际中的很多化学反应常常是在非标准态下进行的。在等温等压及非标准

态下,对任一反应来说:

2

(2.1.3)

(2.1.4)

(2.1.5)

cC + dD ─→ yY + zZ

根据热力学推导,反应摩尔吉布斯自由能变有如下关系式:

ΔG =

r

m

+ RTlnJ

(2.1.6)

此式称为化学反应等温方程式,式中J为反应商。

对于气体反应:

对于水溶液中的(离子)反应:

r

m

由于固态或液态处于标准态与否对反应的ΔG影响较小,故它们在反应商(J)式中不出现。例如反应:

MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl(aq) ─→ Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (l)

-

非标态时:ΔG =

r

m+ RTlnJ 其中:

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