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自由能與平衡 Free Energy and Equilibrium(三)2-1
2011/12/08 08:18
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什麼是ΔGΔG°RTln(Q)?首先我們要比較,特定溫度下的「自由能變化ΔG」,跟「標準狀態下的自由能變化ΔG°」,有什麼差別?最明顯的差別就在「溫度」,標準狀態的溫度是25,而一般反應進行時的溫度有各種可能,自由能變化也依據進行反應的環境溫度是幾度來決定

化學原理啟迪256

1.     A(g)←→B(g)的實驗結論「物質進行化學反應時,反應會一直進行到自由能的最低能量(平衡),所以在化學平衡點,GproductsGreactants

ΔGGproductsGreactants0

2.     我們接著要建立自由能與平衡常數值的關係。我們已經知道

ΔGΔG°RTln(Q)

3.     反應達到平衡,ΔG0QK (反應商數等於平衡常數)

ΔG0ΔG°RTln(K)

或寫成ΔG°RTln(K)

4.     我們必須注意以下幾個非常重要的原則:

氣體1ΔG°0;當某個反應的「標準自由能變化ΔG°0」,代表當物質都在標準狀態下(氣體壓力P1atm),反應物與產物的自由能相等。

如果有一個反應系統目前的狀態是,反應物氣體與產物氣體都是1atm,這個系統已經達成平衡,平衡常數K1

氣體2ΔG°0;也就是說,ΔG°productsreactants)是負數,這代表

productsreactants

如果細頸瓶中反應系統,反應物與產物都是1atm,系統尚未達到平衡,因為目前「產物的標準自由能products小於反應物的標準自由能reactants」,系統會右移(製造更多產物,增加產物自由能)追求平衡。

這種反應的平衡常數K大於1,達成平衡時,產物的壓力會大於1,反應物的壓力會小於1

氣體3ΔG°0ΔG°productsreactants)是正數,這代表

productsreactants

如果細頸瓶內的反應物與產物都是1atm,系統沒有達成平衡,因為「反應物的標準自由能reactants小於「產物的標準自由能products」,反應系統必須往左移(往製造更多反應物方向進行反應,增加反應物的自由能)追求平衡。

平衡常數K的值低於1,因為達到平衡時,反應物的壓力大於1atm,產物的壓力小於1atm

5.     結果摘要如下表

ΔG°

K

ΔG°0

K1

ΔG°0

K1

ΔG°0

K1

6.     每一種反應的K值,可由以下的公式計算

ΔG°RTln(K)

n         翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles

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