MolDraw › เครื่องมือเคมี › เครื่องคำนวณพลังงานอิสระกิบส์

เครื่องคำนวณพลังงานอิสระกิบส์ (ΔG = ΔH − TΔS)

สรุปสั้น ๆ: เครื่องคำนวณพลังงานอิสระกิบส์: แก้ ΔG = ΔH − TΔS เพื่อหา ΔG, ΔH, T หรือ ΔS หาอุณหภูมิจุดเปลี่ยน แปลงระหว่าง ΔG° กับ K และปรับ ΔG สำหรับภาวะที่ไม่ใช่ภาวะมาตรฐาน ใช้งานฟรี ทำงานในเว็บเบราว์เซอร์ และไม่ต้องดาวน์โหลด

ป้อนค่าใดก็ได้สามค่าจาก ΔG, ΔH, T และ ΔS เพื่อหาค่าที่สี่ ΔS เป็น J หรือ kJ ก็ได้ และ T เป็น °C หรือ K ผลลัพธ์แสดงว่ากระบวนการเกิดขึ้นเองหรือไม่ ตรงกับกรณีเครื่องหมายใดในสี่กรณี และอุณหภูมิจุดเปลี่ยน แท็บอื่นแปลง ΔG° เป็น K (แสดงเป็นสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ แม้ค่าจะสูงมาก) และใช้ ΔG = ΔG° + RT ln Q

คำตอบโดยย่อ: ΔG = ΔH − TΔS กระบวนการฮาเบอร์: ΔH° = −92.2 kJ/mol, ΔS° = −198.7 J/(mol·K) ดังนั้น ΔG° = −92.2 − 298.15 × (−0.1987) = −33.0 kJ/mol และ K = 6.0 × 10⁵ ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นเองเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 464 K

กรอกสามค่า และเว้นว่างค่าที่ต้องการหา

สูตรพลังงานอิสระกิบส์

ΔG = ΔH − TΔS อุณหภูมิจุดเปลี่ยน (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 และ T เป็นเคลวิน ΔH และ ΔG มักเป็น kJ/mol ขณะที่ ΔS เป็น J/(mol·K) จึงต้องหาร ΔS ด้วย 1000 ก่อนนำมารวมกัน ΔG < 0 หมายถึงกระบวนการเกิดขึ้นเองที่อุณหภูมินั้น แต่ไม่ได้บอกว่าเกิดเร็วเพียงใด

การเกิดขึ้นเอง: สี่กรณีของเครื่องหมาย

ΔHΔSΔG = ΔH − TΔSเกิดขึ้นเองหรือไม่?ตัวอย่าง
− (คายความร้อน)+เป็นลบเสมอที่ทุกอุณหภูมิ2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
+ (ดูดความร้อน)−เป็นบวกเสมอไม่เกิด (ทิศย้อนกลับเกิดขึ้นเอง)3O₂ → 2O₃
−−เป็นลบที่ T ต่ำต่ำกว่า T = ΔH/ΔSN₂ + 3H₂ → 2NH₃; น้ำเยือกแข็ง
++เป็นลบที่ T สูงสูงกว่า T = ΔH/ΔSCaCO₃ → CaO + CO₂; น้ำแข็งหลอมเหลว

ΔG° และ K ที่ 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

ที่ 25 °C ทุก ๆ 5.71 kJ/mol ของ ΔG° ทำให้ K เปลี่ยน 10 เท่า

ตัวอย่างโจทย์

กระบวนการฮาเบอร์ที่ 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 (เกิดขึ้นเอง)

การเกิด NH₃ จะไม่เกิดขึ้นเองเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าเท่าใด?

ทั้ง ΔH และ ΔS เป็นลบ จึงเกิดขึ้นเองเฉพาะเมื่อต่ำกว่า T = ΔH/ΔS

T = −92 200 / −198.7

T = 464 K (191 °C)

การสลายตัวของหินปูน (แนว NEET)

CaCO₃ → CaO + CO₂: ΔH° = +178.3 kJ/mol, ΔS° = +160.5 J/(mol·K)

T = 178 300 / 160.5

เกิดขึ้นเองเมื่อสูงกว่า 1111 K (838 °C)

K จาก ΔG°

ΔG° = −33.0 kJ/mol ที่ 298.15 K

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

K = 6.0 × 10⁵

ΔG° จาก Ka (แนว JEE)

กรดแอซีติก: Ka = 1.8 × 10⁻⁵ ที่ 25 °C

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

ΔG° = +27.1 kJ/mol

ภาวะที่ไม่ใช่ภาวะมาตรฐาน

ΔG° = −33.0 kJ/mol และ Q = 100 ที่ 298.15 K

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

ΔG = −21.6 kJ/mol (ยังคงไปข้างหน้า)

หน่วยและข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

ต้องการวาดแผนภาพพลังงานหรือปฏิกิริยา? ร่างปฏิกิริยา กลไก และการจัดอุปกรณ์การทดลองใน MolDraw ตัวแก้ไขโครงสร้างเคมีออนไลน์ฟรี

เปิดตัวแก้ไข MolDraw

คำถามที่พบบ่อย

จะคำนวณพลังงานอิสระกิบส์ได้อย่างไร?

ใช้ ΔG = ΔH − TΔS โดย T เป็นเคลวิน และแปลง ΔS เป็น kJ/(mol·K) สำหรับกระบวนการฮาเบอร์ที่ 298.15 K: ΔG° = −92.2 − 298.15 × (−0.1987) = −33.0 kJ/mol

ΔG เป็นลบหมายความว่าอย่างไร?

กระบวนการเกิดขึ้นเองได้ (เป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์) ในทิศไปข้างหน้าภายใต้ภาวะนั้น ΔG เป็นบวกหมายถึงทิศย้อนกลับเป็นไปได้ ΔG = 0 หมายถึงสมดุล

จะหาอุณหภูมิที่ปฏิกิริยาเริ่มเกิดขึ้นเองได้อย่างไร?

ตั้ง ΔG = 0: T = ΔH/ΔS จุดเปลี่ยนนี้มีอยู่เฉพาะเมื่อ ΔH และ ΔS มีเครื่องหมายเดียวกัน สำหรับการสลายตัวของ CaCO₃, T = 178 300 / 160.5 = 1111 K

ΔG° กับค่าคงที่สมดุลสัมพันธ์กันอย่างไร?

ΔG° = −RT ln K ΔG° ที่เป็นลบให้ K มากกว่า 1 (เอียงไปทางผลิตภัณฑ์) ΔG° ที่เป็นบวกให้ K น้อยกว่า 1 ที่ 25 °C ทุก ๆ 5.71 kJ/mol ทำให้ K เปลี่ยนสิบเท่า

ΔG กับ ΔG° ต่างกันอย่างไร?

ΔG° คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระเมื่อทุกสารอยู่ในภาวะมาตรฐาน ΔG ใช้กับของผสมจริง: ΔG = ΔG° + RT ln Q เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป Q จะเข้าใกล้ K และ ΔG จะเข้าใกล้ศูนย์

ทำไมต้องหาร ΔS ด้วย 1000?

เอนโทรปีมักแสดงในตารางเป็น J/(mol·K) ขณะที่เอนทาลปีเป็น kJ/mol การหาร ΔS ด้วย 1000 ทำให้ทั้งสองพจน์เป็น kJ/mol จึงลบกันได้

เครื่องมือเคมีที่เกี่ยวข้อง

อัปเดตล่าสุด: