Зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу в хімічному процесі
Термодинамічні потенціали. Критерії напрямку самочинних процесів
При Р=const і Т=const критерієм напрямку процесу є ізобарно-ізотермічний потенціал або енергія Гіббса G.
Самочинні ізобарно-ізотермічні процеси перебігають в напрямку зменшення ізобарного потенціалу до стану рівноваги, яке відповідає мінімальному для даної системи значенню G (умови рівноваги dG=0).
При dT=0, dP=0 –
= – відповідає оборотнім процесам.
Якщо в системі протікає процес (1.1), то зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу буде визначатися як:
= (+) – (+) чи
,
(1.40)
де і – стандартні енергії Гіббса (ізобарно-ізотермічні потенціали) утворення вихідних речовин; ,– стандартні енергії Гіббса (ізобарно-ізотермічні потенціали) утворення продуктів реакції; – стехіометричні коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції.
Таким чином, зміна енергії Гіббса в результаті перебігу хімічної реакції дорівнює алгебраїчній сумі ізобарно-ізотермічних потенціалів утворення продуктів реакції мінус алгебраїчна сума ізобарно-ізотермічних потенціалів вихідних речовин.
Приклад 16. Для хімічної реакції MnO2(кр.) + 2C(графіт) → 2CO(г.) + Mn(α) визначити зміну енергії Гіббса за с.у.(напрямок перебігу процесу за с.у.)
Розв’язок. Згідно з формулою (1.40) запишемо:
Для цього виписуємо дані з довідника (див. таблиця 1.4).
Таблиця 1.4 – Стандартна енергія Гіббса продуктів реакції та вихідних речовин.
Речовина
MnO2(кр.)
C(графіт)
CO(г.)
Mn(α)
-466,68
-137,15
Оскільки > 0, то реакція перебігає в зворотному напрямку.
Якщо при розрахунках:
ΔG0х.р.<0 – це означає, що коли всі речовини, які беруть участь у хімічному процесі, знаходяться у стандартних умовах, реакція перебігає у прямому напрямку;
ΔG0х.р.>0 – це означає, що прямий процес за даних умов неможливий, а вірогідне протікання зворотнього процесу.
ΔG0х.р.=0 – це означає, що система знаходиться у стані рівноваги.