Năng lượng tự do Gibbs và Tính thuận lợi nhiệt động lực học
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| Gibbs free energy/ɡɪbz friː ˈenədʒi/ | năng lượng tự do Gibbs |
Phản ứng có tự diễn ra không?
- Một số phản ứng diễn ra tự phát; số khác cần một lực đẩy liên tục.
- Hai yếu tố quyết định điều này: nhiệt lượng giải phóng và độ hỗn độn tạo ra.
- Một con số duy nhất tổng hợp chúng lại thành một phán quyết.
- Dấu của nó cho biết liệu tự nhiên có thực hiện việc đó miễn phí hay không.
Phương trình năng lượng tự do
- Năng lượng tự do Gibbs kết hợp enthalpy và entropy:
- Ở đây $T$ là nhiệt độ tính bằng kelvin.
Với $\Delta H = -100\ \text{kJ}$, $T = 300\ \text{K}$, $\Delta S = 0.2\ \text{kJ/K}$, hãy tìm $\Delta G$ (đơn vị kJ).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -100 - (300)(0.2) = -160\ \text{kJ}$.
Trong $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$, nhiệt độ bắt buộc phải được tính bằng...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các phương trình nhiệt động lực học cần nhiệt độ tuyệt đối đơn vị Kelvin.
Dấu âm có lợi
- $\Delta G < 0$ âm nghĩa là phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học.
- $\Delta G > 0$ dương nghĩa là nó không thuận lợi nếu tự diễn ra.
- $\Delta G = 0$ có nghĩa là hệ đang ở trạng thái cân bằng.
Một phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học khi $\Delta G$ là...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G < 0$ có nghĩa là phản ứng thuận lợi.
Khi $\Delta G = 0$, hệ thống đang ở trạng thái ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G = 0$ đánh dấu điểm cân bằng.
Nhiệt độ có thể đảo ngược kết quả
- Exothermic cộng với tăng độ hỗn độn là thuận lợi ở mọi nhiệt độ.
- Endothermic cộng với giảm độ hỗn độn bao giờ cũng không thuận lợi.
- Hai trường hợp còn lại sẽ đảo ngược tùy thuộc vào nhiệt độ.
Một phản ứng với $\Delta H < 0$ và $\Delta S > 0$ sẽ thuận lợi...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Cả hai số hạng đều làm cho $\Delta G$ mang giá trị âm bất kể $T$ là gì.
Một phản ứng có $\Delta H < 0$ và $\Delta S > 0$. Nó có thuận lợi không?
- Cả hai số hạng đều đẩy $\Delta G$ về phía âm.
- Vì vậy nó thuận lợi ở mọi nhiệt độ.
Năng lượng tự do theo nhiệt độ
ΔG = ΔH - TΔS là một đường thẳng theo nhiệt độ. Nơi nó cắt trục hoành (bằng 0), phản ứng trở nên thuận lợi.
Một phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động lực học luôn diễn ra nhanh.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Tính thuận lợi nói về chiều hướng, không phải tốc độ; động học quyết định tốc độ.
"Thuận lợi" ($\Delta G < 0$) nghĩa là cho phép về mặt nhiệt động lực học, chứ không phải nhanh -- động học mới quyết định tốc độ. Nhiệt độ nằm trong kelvin ở $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$. Và số hạng $T\Delta S$ tăng theo nhiệt độ, nên gia nhiệt có thể đảo ngược dấu của $\Delta G$.
Năng lượng tự do Gibbs $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ kết hợp nhiệt lượng và độ hỗn độn thành một phán quyết duy nhất: $\Delta G < 0$ thuận lợi về mặt nhiệt động lực học, $> 0$ thì không, và $= 0$ là cân bằng. Do số hạng $T\Delta S$, nhiệt độ có thể đảo ngược dấu đối với hai trong bốn trường hợp.