אנרגיה חופשית של גיבס והעדפת תרמודינמית
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| Gibbs free energy/ɡɪbz friː ˈenədʒi/ | אנרגיית גיבס חופשית |
האם התגובה תתרחש באופן אוטונומי?
- חלק מהתגובות מתרחשות מעצמן; אחרות דורשות זרע אנרגיה מתמיד.
- שני גורמים קובעים זאת: החום השתחרר והבלגן שנוצר.
- מספר אחד משלב אותם להחלטה.
- הסימן שלו מספר האם הטבע יעשה זאת בחינם.
משוואת האנרגיה החופשית
- אנרגיה חופשית של ג'יבס משלבת אנתלפיה ואנטרופיה:
- כאן $T$ היא הטמפרטורה בקלวิน.
עם $\Delta H = -100\ \text{kJ}$, $T = 300\ \text{K}$, $\Delta S = 0.2\ \text{kJ/K}$, מצאו $\Delta G$ (ב-kJ).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -100 - (300)(0.2) = -160\ \text{kJ}$.
ב-$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$, הטמפרטורה חייבת להיות ב-...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
משוואות תרמודינמיות דורשות טמפרטורה מוחלטת בקלווין.
שלילי פירונו רצוי
- $\Delta G < 0$ אומר שהתגובה היא ארונית-תרמית.
- $\Delta G > 0$ משמעותו שהתהליך אינו נוחץ באופן עצמאי.
- $\Delta G = 0$ משמעותו שהמערכת במצב איזון.
תגובה נחשבת להעדפתית תרמודינמית כאשר $\Delta G$ הוא...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G < 0$ משמעו שהתגובה היא העדפתית.
כאשר $\Delta G = 0$, המערכת נמצאת ב-____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G = 0$ מסמן איזון.
טמפרטורה יכולה להפוך את זה
- תגובה אקסותרמית עם עלייה בבלגון היא נוחה בכל הטמפרטורות.
- תגובה אנדותרמית עם ירידה בבלגון לעולם אינה נוחה.
- שני המקרים האחרונים משנים סימן בהתאם לטמפרטורה.
תגובה עם $\Delta H < 0$ ו-$\Delta S > 0$ היא תרמודינמית... favorable...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
שני האיברים הופכים את $\Delta G$ לשלילי ללא קשר ל$T$.
לתגובה יש $\Delta H < 0$ ו-$\Delta S > 0$. האם היא נוחצה?
- שני האיברים דוחפים את $\Delta G$ לשלילי.
- ולכן הוא אידיאלי בטמפרטורה כלשהי.
אנרגיה חופשית לעומת טמפרטורה
המשוואה ΔG = ΔH - TΔS היא ישר בטמפרטורה. הנקודה בה הגרף חוצה את אפס, היא הרגע שבו התגובה הופכת להעדפתית.
תגובה תרמודינמית favored היא תמיד מהירה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
העדפתיות עוסקת בכיוון, לא במהירות; הקינטקה קובעת את הקצב.
"אידיאלי" ($\Delta G < 0$) פירושו מתאפשר תרמודינמית, לא מהיר – הקינטיקה קובעת את המהירות. הטמפרטורה היא ב-קלווינים ב-$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$. והאיבר $T\Delta S$ גדל עם הטמפרטורה, ולכן חימום יכול להפוך את הסימן של $\Delta G$.
אנרגיה חופשית של ג'יבס $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ משלב חום ואי-סדר להחלטה אחת: $\Delta G < 0$ הוא אידיאלי תרמודינמית, $> 0$ אינו כזה, ו-$= 0$ הוא במצב איזון. בשל האיבר $T\Delta S$, טמפרטורה יכולה להפוך את הסימן בשני מארבעת המקרים.