標準摩爾生成自由能

標準摩爾生成自由能

多數化學反應時在常溫、定壓條件下發生的,因此用吉布斯自由能的變化來判斷反應的自發性是很方便的。有了吉布斯一亥姆霍茲方程△G=△H-T△S,並可以用△G值的正、負來判斷過程的自發性。 那么與標準摩爾生成焓一樣,可規定一套相對數值以計算體系的自由能改變數。標準摩爾生成自由能,一般是指標準摩爾生成吉布斯自由能,意為在規定溫度(T)和標準壓力p下,由穩定態單質生成1mol化合物或不穩定單質和其他形式的物質的自由能。

定義

標準摩爾生成自由能 標準摩爾生成自由能

在規定溫度,標準壓力p下,穩定單質生成1mol物質時自由能的變化就是該物質的標準摩爾生成自由能,用符號ΔG (T)表示,298K的標準生成自由能的符號可以省去(T)表示,其單位是kJ·mol 。

性質

標準摩爾生成自由能 標準摩爾生成自由能

1.單質的標準摩爾生成焓為零。根據定義,由穩定單質生成穩定單質,也就是由自己生成自己,沒有發生變化,所以焓變為0,因此穩定單質的標準摩爾生成焓為零。穩定單質大體包括(標態):全部金屬單質、惰性氣體單質、第二周期元素常見單質(除臭氧)、鹵族元素單質、某些元素同分異構體:C石墨、P白磷、S斜方。

2.對於有離子參加的反應,溶質的濃度主要用質量摩爾濃度,此時規定的標準態為

標準摩爾生成自由能 標準摩爾生成自由能

套用

查表

通過查表可以找出物質在298.15K的標準生成自由能。

無機化合物的標準摩爾生成自由能
物質ΔG物質ΔG物質ΔG物質ΔG
AgCl(s)-109.80AgBr(s)-96.9AgI(s)-66.19AgO(s)-11.2
Ag2CrO4(s)-641.83AgNO3(s)-33.47AlCl3(s)-628.9Al2O3(s)-124.4
BaSO4(s)-1138BaCl2(s)-810.4BaO(s)-520.41BaCO3(s)-1138
CaF2(s)-1167CaCl2(s)-748.1CaO-604.04Ca(OH)2-898.56
CaCO3(s)-1128.8CaSO4(s)-1321.9CO(g)-137.5CO2(g)-386.0
Co(OH)2-454.4Cr2O3(s)-1058CuS(s)-53.6Cu2S(s)-86.2
CuSO4(s)-661.9CuSO4·5H2O(s)-1880.06Fe2O3(s)-742.2Fe3O4(s)-1015.46
HCl(g)-95.30HBr(g)-53.43HI(g)1.30HgO(s)-58.56
HgCl2(s)-179Hg2Cl2(s)-210.78KCl(s)-409.2KI(s)-324.89

從上表可以看出,絕大多數準標準摩爾生成自由能都是負值,只有少數物質是正的。

判斷反應進行

可以利用各物質的標準摩爾生成自由能ΔG ,來計算出化學反應的標準摩爾吉布斯自由能ΔG ,並由吉布斯自由能判斷反應是否能自發進行。

計算公式為:ΔG =∑ΔG (產物)-∑ΔG (反應物)或寫成ΔG =∑v(B)ΔG (B)

例如,室溫下NHCl(s)在標態下是穩定的,分解不能自發進行,以下通過計算來驗證:

標準摩爾生成自由能 標準摩爾生成自由能

公式推導

從穩定單質帶生成物(產物)的途徑有兩種,一種是直接到終態即生成物,以穩定的單質為相對標誌,此時的生成物的標準摩爾生成自由能就是ΔG (產物);還有一種途徑是先由單質變為所求反應的反應物,此時的反應物的標準生成標誌摩爾自由能是ΔG (反應物),然後再由反應物變為生成物即反生所求反應,此時反應的標準吉布斯自由能是ΔG

由於吉布斯自由能是狀態函式其改變值與途徑無關,所以ΔG +∑ΔG (反應物)=∑ΔG (產物),移項即得利用標準摩爾生成自由能的變化值ΔG 求解出標準摩爾吉布斯自由能變化值ΔG 的公式。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們