MolDraw › Alat kimia › Kalkulator Energi Bebas Gibbs
Kalkulator Energi Bebas Gibbs (ΔG = ΔH − TΔS)
Singkatnya: Kalkulator energi bebas Gibbs: selesaikan ΔG = ΔH − TΔS untuk ΔG, ΔH, T, atau ΔS, temukan suhu peralihan, ubah antara ΔG° dan K, serta koreksi ΔG untuk kondisi nonstandar. Gratis, berjalan di peramban web Anda, dan tidak perlu diunduh.
Masukkan tiga dari ΔG, ΔH, T, dan ΔS untuk menemukan yang keempat. ΔS boleh dalam J atau kJ, dan T dalam °C atau K. Hasilnya menunjukkan apakah proses spontan, kasus tanda mana dari keempat kasus yang berlaku, dan suhu peralihannya. Tab lain mengubah ΔG° ke K (ditampilkan dalam notasi ilmiah, bahkan untuk nilai yang sangat besar) dan menerapkan ΔG = ΔG° + RT ln Q.
Isi tiga nilai dan biarkan nilai yang ingin dicari kosong.
ΔG° = −RT ln K. Isi salah satu, ΔG° atau K.
Rumus energi bebas Gibbs
ΔG = ΔH − TΔS suhu peralihan (ΔG = 0): T = ΔH / ΔS
ΔG° = −RT ln K = −2.303RT log K K = e^(−ΔG°/RT) ΔG = ΔG° + RT ln Q
R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹ dan T dalam kelvin. ΔH dan ΔG biasanya dalam kJ/mol sedangkan ΔS dalam J/(mol·K), jadi bagi ΔS dengan 1000 sebelum menggabungkannya. ΔG < 0 berarti proses spontan pada suhu tersebut. Hal ini tidak menunjukkan seberapa cepat proses berlangsung.
Kespontanan: empat kasus tanda
| ΔH | ΔS | ΔG = ΔH − TΔS | Spontan? | Contoh |
|---|---|---|---|---|
| − (eksoterm) | + | Selalu negatif | Pada semua suhu | 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ |
| + (endoterm) | − | Selalu positif | Tidak pernah (kebalikannya yang spontan) | 3O₂ → 2O₃ |
| − | − | Negatif pada T rendah | Di bawah T = ΔH/ΔS | N₂ + 3H₂ → 2NH₃; air membeku |
| + | + | Negatif pada T tinggi | Di atas T = ΔH/ΔS | CaCO₃ → CaO + CO₂; es mencair |
ΔG° dan K pada 298,15 K
| ΔG° (kJ/mol) | K |
|---|---|
| −100 | 3.3 × 10¹⁷ |
| −50 | 5.8 × 10⁸ |
| −20 | 3.2 × 10³ |
| −10 | 56.5 |
| −5 | 7.52 |
| 0 | 1 |
| +5 | 0.133 |
| +10 | 0.0177 |
| +20 | 3.1 × 10⁻⁴ |
| +50 | 1.7 × 10⁻⁹ |
| +100 | 3.0 × 10⁻¹⁸ |
Setiap 5,71 kJ/mol ΔG° mengubah K dengan faktor 10 pada 25 °C.
Contoh perhitungan
Proses Haber pada 25 °C
N₂ + 3H₂ → 2NH₃: ΔH° = −92,2 kJ/mol, ΔS° = −198,7 J/(mol·K).
ΔG° = −92,2 − 298,15 × (−0,1987) = −92,2 + 59,2
ΔG° = −33,0 kJ/mol (spontan)
Di atas suhu berapa pembentukan NH₃ tidak spontan?
ΔH dan ΔS sama-sama negatif, sehingga reaksi hanya spontan di bawah T = ΔH/ΔS.
T = −92 200 / −198,7
T = 464 K (191 °C)
Penguraian batu kapur (gaya soal NEET)
CaCO₃ → CaO + CO₂: ΔH° = +178,3 kJ/mol, ΔS° = +160,5 J/(mol·K).
T = 178 300 / 160,5
Spontan di atas 1111 K (838 °C)
K dari ΔG°
ΔG° = −33,0 kJ/mol pada 298,15 K.
ln K = 33 000 / (8,314 × 298,15) = 13,31
K = 6,0 × 10⁵
ΔG° dari Ka (gaya soal JEE)
Asam asetat: Ka = 1,8 × 10⁻⁵ pada 25 °C.
ΔG° = −8,314 × 298,15 × ln(1,8 × 10⁻⁵) = −2479 × (−10,93)
ΔG° = +27,1 kJ/mol
Kondisi nonstandar
ΔG° = −33,0 kJ/mol dan Q = 100 pada 298,15 K.
ΔG = −33,0 + 8,314 × 298,15 × ln 100 / 1000 = −33,0 + 11,4
ΔG = −21,6 kJ/mol (masih ke arah maju)
Satuan dan kesalahan umum
- J vs kJ. Tabel ΔS dalam J/(mol·K). Ubah ke kJ (÷1000) sebelum menggunakan ΔG = ΔH − TΔS dengan ΔH dalam kJ. Inilah kesalahan yang paling umum.
- Hanya kelvin. 25 °C adalah 298,15 K. Menggunakan 25 alih-alih 298 membuat TΔS dua belas kali terlalu kecil.
- ΔG vs ΔG°. ΔG° berlaku untuk keadaan standar (1 bar, 1 M). Gaya dorong sebenarnya pada kondisi lain adalah ΔG = ΔG° + RT ln Q.
- Spontan tidak berarti cepat. Perubahan intan menjadi grafit memiliki ΔG° < 0 tetapi sangat lambat. Laju bergantung pada energi aktivasi.
- ΔH dan ΔS sedikit berubah terhadap T. T = ΔH/ΔS menganggap keduanya tetap, yang merupakan pendekatan baik pada rentang suhu sedang.
- Gunakan R yang sama di kedua tempat. Dengan ΔG° dalam J/mol gunakan R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹; untuk kJ/mol gunakan 0,008314.
Menggambar diagram energi atau reaksi? Buat sketsa reaksi, mekanisme, dan rangkaian alat laboratorium di MolDraw, editor struktur kimia online gratis.
Buka editor MolDrawPertanyaan yang sering diajukan
Bagaimana cara menghitung energi bebas Gibbs?
Gunakan ΔG = ΔH − TΔS dengan T dalam kelvin dan ΔS diubah ke kJ/(mol·K). Untuk proses Haber pada 298,15 K: ΔG° = −92,2 − 298,15 × (−0,1987) = −33,0 kJ/mol.
Apa arti ΔG negatif?
Proses berlangsung spontan (menguntungkan secara termodinamika) ke arah maju pada kondisi tersebut. ΔG positif berarti arah sebaliknya yang menguntungkan. ΔG = 0 berarti kesetimbangan.
Bagaimana cara menemukan suhu saat reaksi menjadi spontan?
Tetapkan ΔG = 0: T = ΔH/ΔS. Suhu peralihan ini hanya ada bila ΔH dan ΔS bertanda sama. Untuk penguraian CaCO₃, T = 178 300 / 160,5 = 1111 K.
Bagaimana hubungan ΔG° dan tetapan kesetimbangan?
ΔG° = −RT ln K. ΔG° negatif menghasilkan K lebih besar dari 1 (produk lebih disukai); ΔG° positif menghasilkan K lebih kecil dari 1. Pada 25 °C, setiap 5,71 kJ/mol mengubah K sepuluh kali lipat.
Apa perbedaan ΔG dan ΔG°?
ΔG° adalah perubahan energi bebas ketika semua zat dalam keadaan standar. ΔG berlaku untuk campuran yang sebenarnya: ΔG = ΔG° + RT ln Q. Seiring reaksi berlangsung, Q mendekati K dan ΔG mendekati nol.
Mengapa ΔS perlu dibagi 1000?
Entropi biasanya ditabelkan dalam J/(mol·K), sedangkan entalpi dalam kJ/mol. Membagi ΔS dengan 1000 membuat kedua suku dalam kJ/mol sehingga dapat dikurangkan.
Alat kimia terkait
Terakhir diperbarui: