Πώς χρησιμοποιείτε την εξίσωση Gibbs Free Energy για να βρείτε αλλαγή για τον σχηματισμό χλωριούχου νιτροσυλίου;
1. Η αντίδραση
Ο σχηματισμός του χλωριούχου νιτροσυλίου αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη ισορροπημένη χημική εξίσωση:
`` `
1/2 n₂ (g) + 1/2 o₂ (g) + 1/2 cl₂ (g) → nocl (g)
`` `
2. Εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs
Η Gibbs Free Energy Change (ΔG) για μια αντίδραση δίνεται από:
`` `
ΔG =ΔH - TΔS
`` `
όπου:
* ΔG =Gibbs ελεύθερη αλλαγή ενέργειας
* ΔH =αλλαγή ενθαλπίας (θερμότητα αντίδρασης)
* T =θερμοκρασία στο Kelvin
* ΔS =αλλαγή εντροπίας
3. Τυπικές συνθήκες
Για να βρούμε την τυποποιημένη ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG ° F), χρησιμοποιούμε τυπικές συνθήκες:
* Θερμοκρασία: 298 Κ (25 ° C)
* Πίεση: 1 atm
* Τυπικές καταστάσεις αντιδραστηρίων και προϊόντων: Πιο σταθερή μορφή σε τυποποιημένες συνθήκες.
4. Χρήση τυπικών θερμοδυναμικών δεδομένων
Θα χρειαστεί να αναζητήσετε την τυπική ενθαλπία του σχηματισμού (ΔH ° F) και τις τυπικές τιμές εντροπίας (S °) για κάθε συστατικό στην αντίδραση. Αυτές οι τιμές βρίσκονται συνήθως σε πίνακες θερμοδυναμικών δεδομένων.
5. Υπολογισμός ΔG ° F
* Υπολογίστε ΔH ° F για την αντίδραση:
* ΔH ° F (αντίδραση) =[σ ΔH ° F (προϊόντα)] - [σ ΔH ° F (αντιδραστήρια)]
* Υπολογίστε ΔS ° για την αντίδραση:
* ΔS ° (αντίδραση) =[σ s ° (προϊόντα)] - [σ s ° (αντιδραστήρια)]
* Αντικαταστήστε τις τιμές στην εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs:
* ΔG ° F =ΔH ° F - (298 Κ) * ΔS °
Παράδειγμα υπολογισμού
Ας υποθέσουμε ότι έχετε τα ακόλουθα τυπικά θερμοδυναμικά δεδομένα:
* ΔH ° F (NOCL (g)) =+51,7 kJ/mol
* ΔH ° F (n₂ (g)) =0 kJ/mol
* ΔH ° F (o₂ (g)) =0 kJ/mol
* ΔH ° F (CL₂ (g)) =0 kJ/mol
* S ° (nocl (g)) =261.7 j/mol · k
* S ° (n₂ (g)) =191.6 j/mol · k
* S ° (o₂ (g)) =205.0 j/mol · k
* S ° (cl₂ (g)) =223.0 j/mol · k
βήματα:
1. ΔH ° F (αντίδραση):
* ΔH ° F (αντίδραση) =[(1 mol nocl * 51.7 kJ/mol)] - [(1/2 mol n₂ * 0 kJ/mol) + (1/2 mol o₂ * 0 kJ/mol) +
* ΔH ° F (αντίδραση) =+51,7 kJ/mol
2. ΔS ° (αντίδραση):
* ΔS ° (αντίδραση) =[(1 mol nocl * 261.7 j/mol · k)] - [(1/2 mol n₂ * 191.6 j/mol · k) + (1/2 mol o₂ * 205.0 j/mol)
* ΔS ° (αντίδραση) =-120.95 J/mol · K (μετατρέποντας σε kJ/mol · k:-0.12095 kJ/mol · k)
3. ΔG ° F (αντίδραση):
* ΔG ° F (αντίδραση) =+51,7 kJ/mol - (298 K) * (-0.12095 kJ/mol · k)
* ΔG ° F (αντίδραση) =+87,8 kJ/mol
Συμπέρασμα
Η τυπική αλλαγή ενέργειας Gibbs για τον σχηματισμό νιτροζυλομιδίου (NOCL) είναι +87,8 kJ/mol σε 298 Κ. Αυτή η θετική τιμή υποδεικνύει ότι ο σχηματισμός NOCL υπό τυποποιημένες συνθήκες είναι μη μυρωδιά.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Βεβαιωθείτε ότι οι μονάδες σας είναι συνεπείς (KJ/mol για ΔΗ και Δg, J/mol · K ή KJ/mol · K για ΔS).
* Πάντα να ελέγχετε τους υπολογισμούς σας και να βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τις σωστές τιμές από αξιόπιστες πηγές.
