化学反应吉布斯自由能变化

化学反应吉布斯自由能变化化学反应吉布斯自由能变化PAGEPAGE6化学反应吉布斯自由能变化PAGE化学反应的吉布斯自在能改动

谭远树

化学反应的规范吉布斯自在能改动

化学反应的规范右布斯自在能改动0是反应产品与反应物都处于规范态rGm下化学势之差。化学反应的吉布斯自在能改动rGm是反应产品和反应物皆处于

任意情况下化学势之差。?与G是两个含意不一样样的物理量。在等温等压条Grmrm件下，所有物质的0?i都有定值，因此所有反应的G都有是常数；但由化学反rm应的等温式可知rGm不只与?相关，即与Qa相关，因此在等温等压条件下rGmrGm不是常数。换言之，?rGm>0的化学反应未必不能够够以正向自觉进行，能够通过Qa值的调治使反应的rGm，反应即能正向自觉进行。比喻氨合成反应，在<0时，若是2、2和3的分压都是?-1，这个673K，此时rGm=kJmolNHNH101325Pa数值大于零，在该条件下G，反应不能够够以正向自觉进行。若改变2、2和3r>0NHNHm的分压，则能够使rGm<0，反应便能正向自觉进行。式业合成氨就是这种情况下实

现的。

?rGm诚然不能够够以用来指导反应的目标，但能够用来估计反应的也许性。等温

式告诉我们，若是?的绝对值很大，则rGm的正负号在正常情况下也许与rGmrGm?一致。比方，rGm?有很大的负值，若要使改变符号，Qa必很大，这在实际上有时是难以达成的。比喻反应:

Zn(s)+1/2O(g)===ZnO(s)2在298K时，该反应的?=－-1.依据??，K01，rGmmolrGm=－RTlnK1(PO2/P0)2解得氧气的平衡分压P-107Pa.要使rmO2=×10G>0，即Zn不被氧化，氧的分压要小于×10-107Pa，因此Zn在空气中能自动地被氧化，而且反应很圆满。同理，若是rGm?的合理很大，亦选择了rGm也为正。这就是说，在规范状

态下反应不能够够以正向自觉进行，在正常的条件下反应也不能够够以正向自觉进行。

正常说来，大概以42kJmol-1为界限，当G?－mol-1时，可认rm<42kJ为反应能正向自觉进行；当G?－-1时，反应不能够够以正向自觉进行。rm>42kJmol物质的规范生成吉布斯自在能

?rGm不只好够用来指导反应的极限，估计反应的目标，而且能够用来计算

??在谈论化学平衡反应的规范平衡常数K，由此获得平衡组成，这就选择了rGm

问题时的极其重要的功能。

划定:在规范压力和所有温度下，各样最坚固单质的生成吉布斯自在能等于零。

那么由最坚固单质生成单位物质的量某物质时反应的?就是该物质的规范rGm生成吉布斯自在能，以符号“rGm?”表示。

对于任意化学反应：

aA+bB====gG+hH

其rGm?可采用下式来计算：?0)(0)（）G=(ifGm,iifGm,irmi产品i反应物?在附录I中列出了298K常常有物质的fGm数据。

3规范摩尔吉布斯自在能变( )的计算和反应目标的判断

规范态时，吉布斯公式变为：

-T

显然，等温、等压下反应在规范态时自觉反应判据是：<0除可依据式求算外，还可由规范摩尔生成吉布斯自在能求算。在规范态下，

由最坚固的纯态单质生成单位物质的量的某物质时的吉布斯自在能变称为该物

质的规范摩尔生成吉布斯自在能(以表示)。依据此界说，不难理解，所有最坚固的纯态单质(如石墨、银、铜、氢气等)在所有温度下的规范摩尔生成吉布斯自在

能均为零。

反应的吉布斯自在能变( )与反应焓变( )、熵变( )的计算准则相同，即与反应

的始态和终态相关,与反应的详细路径没关。在规范态下，反应的规范摩尔吉布

斯自在能变( )可按下式计算：

＝Σνi(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，凡是能够为(T)≈、

(T)≈这样任一温度T时的规范摩尔吉布斯自在能变可按下式作近似计算：

(T)＝(T)-T(T)≈-T

非规范态摩尔吉布斯自在能变(rGm)的计算和反应目标的判断

在本色中的很多化学反应常常是在非规范态下进行的。在等温等压及非规范

态下，对任一反应来讲：

cC+dD─→yY+zZ

依据热力学推导，反应摩尔吉布斯自在能变有以下关系式：

G=+RTJrm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：

由于固态或液态处于规范态与否对反应的rGm