Πώς χρησιμοποιείτε την εξίσωση Gibbs Free Energy για να βρείτε αλλαγή για τον σχηματισμό αμμωνίας στους 25 βαθμούς C;
1. Κατανοήστε την αντίδραση
Ο σχηματισμός αμμωνίας (NH₃) από τα στοιχεία της αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη ισορροπημένη χημική εξίσωση:
N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇌ 2nh₃ (g)
2. Η εξίσωση Gibbs Free Energy
Η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Gibbs (ΔG) για μια αντίδραση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:
ΔG =ΔH - TΔS
Οπου:
* ΔG είναι η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs (σε KJ/mol)
* ΔH είναι η αλλαγή στην ενθαλπία (σε kJ/mol)
* t είναι η θερμοκρασία στο Kelvin (k)
* ΔS είναι η αλλαγή στην εντροπία (σε j/mol · k)
3. Συγκεντρώστε τα απαραίτητα θερμοδυναμικά δεδομένα
Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα θερμοδυναμικά δεδομένα για την αντίδραση στους 25 ° C (298 K):
* ΔH ° F (NH₃) :Τυποποιημένη ενθαλπία σχηματισμού αμμωνίας (κοιτάξτε επάνω σε ένα τραπέζι ή σε απευθείας σύνδεση, είναι συνήθως περίπου -46 kJ/mol)
* ΔH ° F (n₂) και ΔH ° F (h₂) :Τυποποιημένη ενθαλπία σχηματισμού των στοιχείων στην τυπική τους κατάσταση (και οι δύο είναι 0 kJ/mol)
* ΔS ° (NH₃) :Τυποποιημένη εντροπία αμμωνίας (κοιτάξτε προς τα πάνω σε ένα τραπέζι ή σε απευθείας σύνδεση)
* ΔS ° (n₂) και ΔS ° (h₂) :Τυποποιημένη εντροπία αζώτου και υδρογόνου (κοιτάξτε προς τα πάνω σε έναν πίνακα ή σε απευθείας σύνδεση)
4. Υπολογίστε ΔH και ΔS για την αντίδραση
* ΔH :Η μεταβολή της ενθαλπίας για την αντίδραση (ΔH °) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τις τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού:
ΔΗ ° =[2 * ΔH ° F (NH₃)] - [ΔH ° F (n₂) + 3 * ΔH ° F (h₂)]
* ΔS :Η αλλαγή στην εντροπία για την αντίδραση (ΔS °) υπολογίζεται ομοίως, χρησιμοποιώντας τα πρότυπα εντοπισμό:
ΔS ° =[2 * ΔS ° (NH₃)] - [ΔS ° (n₂) + 3 * ΔS ° (h₂)]
5. Υπολογισμός ΔG
Αντικαταστήστε τις τιμές που αποκτήσατε για ΔH, ΔS και T (298 K) στην εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs:
ΔG =ΔH - TΔS
Σημαντικές σημειώσεις
* Τυπικές συνθήκες: Οι τιμές που χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον υπολογισμό (ΔH ° F, ΔS °) είναι συνήθως τυποποιημένες τιμές, που σημαίνει ότι μετριούνται υπό τυποποιημένες συνθήκες (298 K και 1 atm).
* Μονάδες: Βεβαιωθείτε ότι όλες οι μονάδες είναι συνεπείς (KJ για ΔH, J για ΔS και Κ για Τ). Μπορεί να χρειαστεί να μετατρέψετε μεταξύ KJ και J όπως απαιτείται.
* αρνητική ΔG: Μια αρνητική τιμή για το ΔG δείχνει ότι η αντίδραση είναι αυθόρμητη (ευνοείται) υπό τις δεδομένες συνθήκες.
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι βρίσκετε τις ακόλουθες τυπικές θερμοδυναμικές τιμές:
* ΔH ° F (NH₃) =-46 kJ/mol
* ΔS ° (NH₃) =192 J/mol · K
* ΔS ° (n₂) =191 j/mol · k
* ΔS ° (h₂) =131 J/mol · k
Ακολουθώντας τα παραπάνω βήματα, μπορείτε να υπολογίσετε ΔH, ΔS και στη συνέχεια ΔG. Θυμηθείτε να χρησιμοποιήσετε συνεπείς μονάδες για τον υπολογισμό!
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε συγκεκριμένες τιμές για την ενθαλπία και την εντροπία του σχηματισμού, ώστε να μπορώ να δώσω έναν πλήρη υπολογισμό για εσάς!
