MolDraw › Narzędzia chemiczne › Kalkulator energii swobodnej Gibbsa

Kalkulator energii swobodnej Gibbsa (ΔG = ΔH − TΔS)

W skrócie: Kalkulator energii swobodnej Gibbsa: rozwiąż ΔG = ΔH − TΔS względem ΔG, ΔH, T lub ΔS, wyznacz temperaturę przejścia, przeliczaj ΔG° na K i odwrotnie oraz koryguj ΔG dla warunków niestandardowych. Jest darmowy, działa w przeglądarce i nie wymaga instalacji.

Wpisz dowolne trzy z wartości ΔG, ΔH, T i ΔS, aby wyznaczyć czwartą. ΔS może być w J lub kJ, a T w °C lub K. Wynik pokazuje, czy proces jest samorzutny, który z czterech przypadków znaków zachodzi, oraz temperaturę przejścia. Pozostałe karty przeliczają ΔG° na K (w notacji naukowej, nawet dla ogromnych wartości) i stosują ΔG = ΔG° + RT ln Q.

Krótka odpowiedź: ΔG = ΔH − TΔS. Synteza Habera: ΔH° = −92,2 kJ/mol, ΔS° = −198,7 J/(mol·K), więc ΔG° = −92.2 − 298.15 × (−0.1987) = −33,0 kJ/mol i K = 6,0 × 10⁵. Powyżej 464 K reakcja przestaje być samorzutna.

Wpisz trzy wartości, a tę, którą chcesz wyznaczyć, zostaw pustą.

Wzory na energię swobodną Gibbsa

ΔG = ΔH − TΔS temperatura przejścia (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, a T podaje się w kelwinach. ΔH i ΔG są zwykle w kJ/mol, a ΔS w J/(mol·K), więc przed połączeniem podziel ΔS przez 1000. ΔG < 0 oznacza, że proces w danej temperaturze jest samorzutny. Nie mówi nic o tym, jak szybko zachodzi.

Samorzutność: cztery przypadki znaków

ΔHΔSΔG = ΔH − TΔSSamorzutny?Przykład
− (egzotermiczny)+Zawsze ujemneW każdej temperaturze2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
+ (endotermiczny)−Zawsze dodatnieNigdy (samorzutny jest proces odwrotny)3O₂ → 2O₃
−−Ujemne w niskiej TPoniżej T = ΔH/ΔSN₂ + 3H₂ → 2NH₃; zamarzanie wody
++Ujemne w wysokiej TPowyżej T = ΔH/ΔSCaCO₃ → CaO + CO₂; topnienie lodu

ΔG° i K w 298,15 K

ΔG° (kJ/mol)K
−1003.3 × 10¹⁷
−505.8 × 10⁸
−203.2 × 10³
−1056.5
−57.52
01
+50.133
+100.0177
+203.1 × 10⁻⁴
+501.7 × 10⁻⁹
+1003.0 × 10⁻¹⁸

W 25 °C każde 5,71 kJ/mol ΔG° zmienia K dziesięciokrotnie.

Przykłady z rozwiązaniem

Synteza Habera w 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 (samorzutna)

Powyżej jakiej temperatury tworzenie NH₃ nie jest samorzutne?

ΔH i ΔS są ujemne, więc reakcja jest samorzutna tylko poniżej T = ΔH/ΔS.

T = −92 200 / −198.7

T = 464 K (191 °C)

Rozkład wapienia (w stylu egzaminacyjnym)

CaCO₃ → CaO + CO₂: ΔH° = +178,3 kJ/mol, ΔS° = +160,5 J/(mol·K).

T = 178 300 / 160.5

Samorzutny powyżej 1111 K (838 °C)

K z ΔG°

ΔG° = −33,0 kJ/mol w 298,15 K.

ln K = 33 000 / (8.314 × 298.15) = 13.31

K = 6,0 × 10⁵

ΔG° z Ka (w stylu egzaminacyjnym)

Kwas octowy: Ka = 1,8 × 10⁻⁵ w 25 °C.

ΔG° = −8.314 × 298.15 × ln(1.8 × 10⁻⁵) = −2479 × (−10.93)

ΔG° = +27,1 kJ/mol

Warunki niestandardowe

ΔG° = −33,0 kJ/mol i Q = 100 w 298,15 K.

ΔG = −33.0 + 8.314 × 298.15 × ln 100 / 1000 = −33.0 + 11.4

ΔG = −21,6 kJ/mol (nadal w przód)

Jednostki i częste błędy

Rysujesz diagramy energetyczne lub reakcje? Szkicuj reakcje, mechanizmy i zestawy laboratoryjne w MolDraw, darmowym edytorze struktur chemicznych online.

Otwórz edytor MolDraw

Najczęściej zadawane pytania

Jak obliczyć energię swobodną Gibbsa?

Użyj ΔG = ΔH − TΔS z T w kelwinach i ΔS przeliczonym na kJ/(mol·K). Dla syntezy amoniaku metodą Habera w 298,15 K: ΔG° = −92.2 − 298.15 × (−0.1987) = −33,0 kJ/mol.

Co oznacza ujemne ΔG?

Proces w tych warunkach jest samorzutny (termodynamicznie korzystny) w kierunku do przodu. Dodatnie ΔG oznacza, że korzystny jest kierunek odwrotny. ΔG = 0 oznacza równowagę.

Jak wyznaczyć temperaturę, w której reakcja staje się samorzutna?

Przyjmij ΔG = 0: T = ΔH/ΔS. Taka temperatura przejścia istnieje tylko wtedy, gdy ΔH i ΔS mają ten sam znak. Dla rozkładu CaCO₃ T = 178 300 / 160,5 = 1111 K.

Jaki jest związek między ΔG° a stałą równowagi?

ΔG° = −RT ln K. Ujemne ΔG° daje K większe od 1 (faworyzowane produkty); dodatnie ΔG° daje K mniejsze od 1. W 25 °C każde 5,71 kJ/mol zmienia K dziesięciokrotnie.

Czym różni się ΔG od ΔG°?

ΔG° to zmiana energii swobodnej, gdy wszystko jest w stanie standardowym. ΔG dotyczy rzeczywistej mieszaniny: ΔG = ΔG° + RT ln Q. W miarę postępu reakcji Q zbliża się do K, a ΔG do zera.

Dlaczego trzeba dzielić ΔS przez 1000?

Entropię zwykle podaje się w tablicach w J/(mol·K), a entalpię w kJ/mol. Podzielenie ΔS przez 1000 sprowadza oba składniki do kJ/mol, dzięki czemu można je odjąć.

Powiązane narzędzia chemiczne

Ostatnia aktualizacja: