Термодинамические функции состояния: энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Критерий самопроизвольного протекания химических процессов в закрытых системах. Методы расчета изменения энергии Гиббса. Реакции при стандартных условиях.

Другие предметы Университет Термодинамика химических процессов термодинамика энергия Гиббса энергия Гельмгольца самопроизвольные процессы закрытые системы расчет энергии Гиббса стандартные условия химические реакции университетская химия Новый

Термодинамические функции состояния, такие как энергия Гиббса и энергия Гельмгольца, играют важную роль в понимании химических процессов и их самопроизвольности. Давайте разберем каждую из этих функций и их значение.

Энергия Гиббса (G)

Энергия Гиббса определяется как:

• G = H - TS

где H - энтальпия, T - температура в Кельвинах, S - энтропия. Энергия Гиббса помогает определить, будет ли процесс самопроизвольным при постоянной температуре и давлении.

Энергия Гельмгольца (A)

Энергия Гельмгольца определяется как:

• A = U - TS

где U - внутренняя энергия. Эта функция используется для процессов, происходящих при постоянной температуре и объеме.

Критерий самопроизвольного протекания

Для химических процессов в закрытых системах самопроизвольность можно определить по изменению энергии Гиббса:

• Если dG < 0, процесс самопроизвольный.
• Если dG > 0, процесс не самопроизвольный.
• Если dG = 0, система находится в равновесии.

Методы расчета изменения энергии Гиббса

Изменение энергии Гиббса для химической реакции можно рассчитать следующим образом:

1. Используя стандартные состояния реагентов и продуктов.
2. Согласно уравнению:
• dG = ΣG(продукты) - ΣG(реагенты)
3. Где G – стандартные энергии Гиббса для каждого компонента.

Реакции при стандартных условиях

Стандартные условия предполагают, что все реагенты и продукты находятся в стандартных состояниях, что обычно означает:

• Температура 298 K.
• Давление 1 атм.
• Концентрация 1 моль/л для растворов.

При таких условиях стандартные изменения энергии Гиббса (ΔG°) могут быть использованы для предсказания направления реакций.

Таким образом, понимание термодинамических функций состояния и критериев самопроизвольности процессов позволяет предсказывать, какие реакции будут протекать без внешнего воздействия, а какие требуют дополнительных условий для их осуществления.