Πώς χρησιμοποιείτε την εξίσωση Gibbs Free Energy για να βρείτε αλλαγή για την οξείδωση του σιδήρου στους 25 βαθμούς C;
1. Γράψτε την ισορροπημένη χημική εξίσωση
Η οξείδωση του σιδήρου (σκουριά) αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη εξίσωση:
4 Fe (s) + 3 o₂ (g) → 2 fe₂o₃ (s)
2. Προσδιορίστε την τυποποιημένη ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG ° F) για κάθε είδος
Θα χρειαστεί να αναζητήσετε την τυποποιημένη ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG ° F) για κάθε ένωση που εμπλέκεται στην αντίδραση. Αυτές οι τιμές βρίσκονται συνήθως σε πίνακες θερμοδυναμικών δεδομένων. Εδώ είναι μια κοινή πηγή:
* Webbook NIST Chemistry: https://webbook.nist.gov/chemistry/
Ακολουθεί ένα παράδειγμα αυτού που μπορείτε να βρείτε:
* ΔG ° F [Fe (s)] =0 kJ/mol (πρότυπη κατάσταση για στοιχεία)
* ΔG ° F [o₂ (g)] =0 kJ/mol (πρότυπη κατάσταση για στοιχεία)
* ΔG ° F [Fe₂o₃ (s)] =-742.2 kJ/mol
3. Εφαρμόστε την εξίσωση Gibbs Free Energy
Η εξίσωση για τον υπολογισμό της μεταβολής της ελεύθερης ενέργειας Gibbs (ΔG °) για μια αντίδραση είναι:
ΔG ° =σnΔg ° F (προϊόντα) - σmΔg ° F (αντιδραστήρια)
όπου:
* ΔG ° είναι η τυπική αλλαγή ενέργειας Gibbs
* n και m είναι οι στοιχειομετρικοί συντελεστές από την ισορροπημένη εξίσωση
* ΔG ° F είναι η τυπική ελεύθερη ενέργεια Gibbs για κάθε είδος
4. Υπολογίστε τη μεταβολή της Gibbs Free Energy
Συνδέστε τις τιμές από το παράδειγμα:
ΔG ° =[2 * (-742.2 kJ/mol)] - [4 * 0 kJ/mol + 3 * 0 kJ/mol]
ΔG ° =-1484.4 kJ/mol
ερμηνεία:
* Ένα αρνητικό ΔG ° υποδεικνύει ότι η αντίδραση είναι αυθόρμητη υπό τυποποιημένες συνθήκες (25 ° C και 1 πίεση atm). Αυτό σημαίνει ότι η οξείδωση του σιδήρου είναι θερμοδυναμικά ευνοϊκή σε θερμοκρασία δωματίου.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Τυπικές συνθήκες: Ο υπολογισμός προϋποθέτει τυποποιημένες συνθήκες (25 ° C και 1 atm). Εάν εργάζεστε σε διαφορετικές συνθήκες, θα πρέπει να προσαρμόσετε τον υπολογισμό ανάλογα.
* Εξάρτηση θερμοκρασίας: Gibbs ελεύθερη ενέργεια αλλάζει με θερμοκρασία. Η παραπάνω εξίσωση ισχύει μόνο στους 25 ° C. Θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε έναν πιο περίπλοκο υπολογισμό εάν ασχολείστε με μια διαφορετική θερμοκρασία.
* Άλλοι παράγοντες: Αυτός ο υπολογισμός θεωρεί μόνο τη θερμοδυναμική σκοπιμότητα. Άλλοι παράγοντες, όπως η παρουσία νερού, μπορούν να επηρεάσουν τον ρυθμό σκουριάς.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε συγκεκριμένες τιμές ΔG ° F για την αντίδραση οξείδωσης σιδήρου. Μπορώ να σας βοηθήσω με τον υπολογισμό!
