普通化学中吉布斯自由能变的计算

1、科技信患高校理科研究 普通化学巾吉布斯自由雒变的计算 华北水利水电学院环境与市政工程学院曾永姚文志 摘要】本文对普通化学中重要的热力学状态函数吉布斯自由能的改变量a g 的计算做了系统的归蚺和总结。使非化工专业的学生 能够正确理解并熟练掌握，对教师的教以及学生的学具有很好的参考价值。 【关键词】吉布斯自由能吉布斯自由能变的计算吉布斯等温方程热力学等温方程 普通化学课程是我校无机非金属材料、土木t 程、建筑节能技术与 工程、再生资源科学与技术、消防t 程以及建筑环境与设备t 程等非化 学化工专业开设的一门重要的现代化学导论课程，其目的是要给学生 以高素质的化学通才教育。旨在通过化学反应基本规律和

2、物质结构理 论的学习，使学生了解当代化学学科的概貌，能运用化学的理论、观点、 方法审视公众关注的环境污染、能源危机、新兴材料、生命科学、健康与 营养等社会热点话题、了解化学对人类社会的作用和贡献川。在化学反 应基本规律的学习过程中，无论是化学反应自发进行方向的判断、进行 程度的衡量，还是由氧化还原反应组成原电池的电动势的计算都离不 开吉布斯自由能变( g ) 的计算。非化学化工专业学生中部分存在化 学基础差、概念模糊等突出问题这些问题导致他们思路混淆不能很好 掌握g 的计算具体体现在作业以及考试中屡屡出错。目前已有文 献”4 j 报道了关于a g 的计算，但这些报道均以物理化学为背景，对非化

3、学化工专业学生来说理解起来比较困难。针对上述问题笔者结合自 己的教学实践在此对化学反应g 的计算做一小结并分析了在计算中 容易m 现的问题。以此来强化学生的理解和记忆，使这些非化学化工专 业的学牛在普通化学的学习过程中能更好掌握进而能够灵活运用。 1 吉布斯自由能( g ) 的概念 按照国际纯粹与应崩化学联合会( i u p a c ) 的定义，吉布斯自南能或 吉布斯p 丙数是焓( h ) 减去热力学温度m 和熵( s ) 的乘积，即g = h 一 i s ，常称 为自南能或自由焓。其s i 单位为焦耳们。与其他热力学甬数一样，g 也具有状态甬数的属性。由于h 绝对值未知故g 的绝对值也是不可

4、知 的，但其变化量即a g 只决定于系统的始态和终态而与变化的具体途 径无关。 g 具有广泛的功能特性。如在等温、等压条件下可作为反应自发进 行方向的判据还具有狭义化学势、最大非膨胀功和狭义表面自由能等 功能”- 。g 的这些功能特性往往都是以其改变量g 来体现的下面详 细介绍普通化学中化学反应g 的计算方法。 2 化学反应厶g 的计算方法 参与反应的各物质状态不同计算方法也有所不同。 2 1 标准态反应g 的计算 标准态n 慢应c 的计算有以下几种方法： 利用反应系统中各物质的标准摩尔生成吉布斯自由能i g 。计 算 f c 。数值可以通过查表获得，但要注意查表所得的多为室温下 ( 2 9

5、8 1 5 k ) 的数值。若反应发生前后体系温度均为室温则可直接计算， 如对任意反应： a a + b b = d d + e e 在标准态、室温下该反应的 ，g 。”- - nab “( d ) + e b 。( e ) 卜【aa 。( a ) + h i g 。( b ) 1 若反应后体系温度发生改变而不是在室温下，则不能用此法来计 算，需用下面的方法计算。 利j j 反应的标准摩尔焓变，h 。和标准摩尔熵变- s i 。计算 根据吉布斯等温方程r g 。= h 。- t a s 8 若反应体系温度在室温则有 f g 。“( 2 9 8 1 5 k ) = a ，h 。”( 2 9 8 1 5 k ) 一2 9 8 1 5 a 。( 2 9 8 1 5 k ) 若反砬体系温度不在审温则有 ，g 。”r n = h 。”( 2 9 8 i5 k ) 一tar s 。( 2 9 9 15 k ) 由于体系的a h 。“和- s 。”基本不随温度的改变而改变，即，h 。 f i l a ，h 。”( 2 9 8 1 5 k ) 、a 颜芸;徐悦华 物理化学中吉布斯自由能理解及计算期刊