Энергия Гиббса

Материал из Циклопедии
(перенаправлено с «Потенциал Гиббса»)
Перейти к: навигация, поиск
Химия. Энергетика химических реакций [28:30]
Энергетика химических процессов (1976) [18:51]


   Статистическая физика
S = kBLnΩ
Термодинамика
Молекулярно-кинетическая теория
См. также: Портал:Физика

Энергия Гиббса (или потенциал Гиббса) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.

Классическим определением энергии Гиббса является выражение

G = U + PV − TS,

где U — внутренняя энергия, P — давление, V — объем, T — абсолютная температура, S — энтропия.

Содержание

[править] Энергия Гиббса и возможность химического процесса

Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса. Условием принципиальной возможности процесса является неравенство

ΔG < 0

Таким образом, самопроизвольно протекают реакции, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном. Увеличение энергии Гиббса

ΔG > 0

свидетельствует о невозможности самопроизвольного осуществления процесса в данных условиях.

Если

ΔG = 0

то система находится в состоянии химического равновесия.

Так как энергия Гиббса зависит от энтропии и энтальпии следующим образом:

ΔG= ΔН − TΔS

где Н — энтальпия, S — энтропия, Т — температура, то самопроизвольному протеканию процесса способствуют уменьшение энтальпии и увеличение энтропии системы.

Если энтальпия и энтропия изменяются одновременно, то возможность процесса определяет либо энтальпийный, либо энтропийный фактор.

[править] Влияние температуры на направление реакции

По формуле зависимости энергии Гиббса от энтропии, энтальпии и температуры очевидно, что влияние температуры определяется знаком и величиной энтропии. Для реакции, протекающей с увеличением энтропии, повышение температуры уменьшает энергию Гиббса (то есть благоприятствует протеканию процесса). Для реакции, протекающей с уменьшением энтропии, повышение температуры препятствует протеканию процесса. Это приводит к тому, что некоторые вещества при определенных температурах образуют одни соединения, а при других температурах — другие.

Процессы, протекающие с уменьшением энтальпии (ΔН < 0) и увеличением энтропии (ΔS > 0), практически необратимы. Вне зависимости от температуры, энергия Гиббса будет здесь отрицательной.

[править] Стандартная энергия Гиббса образования

Под стандартной энергией Гиббса образования ΔG°, понимают изменение энергии Гиббса при реакции образования 1 моль вещества, находящегося в стандартном состоянии. Это определение подразумевает, что стандартная энергия Гиббса образования простого вещества, устойчивого в стандартных условиях, равна нулю.

Изменение энергии Гиббса не зависит от пути процесса, следовательно можно получать разные неизвестные значения энергий Гиббса образования из уравнений, в которых с одной стороны записаны суммы энергий продуктов реакции, а с другой — суммы энергий исходных веществ.

При пользовании значениями стандартной энергии Гиббса критерием принципиальной возможности процесса в нестандартных условиях принимается условие ΔG° < 0, а критерием принципиальной невозможности — условие ΔG° > 0. В то же время, если стандартная энергия Гиббса равна нулю, это не означает, что в реальных условиях (отличных от стандартных) система будет в равновесии.

[править] См. также

[править] Ссылки

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты