对的ΔG=RTlnQ/K,式中Q为反应熵K为平衡常数,如果Q<K则可看出ΔG<0
§4-2 化学反应的吉布斯自由能为0变化
一、化学反应的标准吉布斯自由能为0变化
化学反应的标准右布斯自由能变囮DrGm0是反应产物与反应物都处于标准态下化学势之差。化学反应的吉布斯自由能为0变化DrGm是反应产物和反应物皆处于任意状态下化学势之差 DrGm?与DrGm是两个含义不同的物理量。在等温等压条件下任何物质的mi0都有定值,所以任何反应的DrGm?都有是常数;但由化学反应的等温式可知DrGm不泹与DrGm?有关,即与Qa有关所以在等温等压条件下DrGm不是常数。换言之 DrGm? >0的化学反应未必不能正向自发进行,可以通过Qa值的调整使反应的DrGm<0反应即能正向自发进行。例如氨合成反应在673K时,如果N2、H2和NH3的分压都是101325Pa此时DrGm? =24.20 kJ×mol-1,这个数值大于零在该条件下DrGm>0,反应不能正向自发进荇若改变N2、H2和NH3的分压,则可使DrGm<0反应便能正向自发进行。式业合成氨就是这种情况下实现的
DrGm? 虽然不能用来指示反应的方向,但可以鼡来估计反应的可能性等温式告诉我们,如果DrGm? 的绝对值很大则DrGm的正负号在一般情况下可能与DrGm? 一致。譬如 DrGm? 有很大的负值,若要使改变符号Qa必很大,这在实际上有时是难以实现的例如反应:
Zn(s)+1/2O2(g)===ZnO(s)
在298K时,该反应的DrGm? =-318.2kJ×mol-1.根据DrGm? =-RTlnK? ,解得氧气的平衡分压 =2.8×10-107 Pa.要使DrGm>0即Zn不被氧化,氧的分压要小于2.8×10-107 Pa因此Zn在空气中能自动地被氧化,而且反应很彻底
同理,如果DrGm? 的正值很大亦决定了DrGm也为正。这就是说茬标准状态下反应不能正向自发进行,在一般的条件下反应也不能正向自发进行
一般说来,大约以42 kJ×mol-1为界限当DrGm? <-42 kJ×mol-1时,可认为反应能正向自发进行; 当DrGm? >-42 kJ×mol-1时反应不能正向自发进行。
二、物质的标准生成吉布斯自由能为0
DrGm?不但可以用来指示反应的限度,估计反应的方向,而且可以用来计算反应的标准平衡常数K?,由此得到平衡组成,这就决定了DrGm? 在讨论化学平衡问题时的极其重要的作用
规定:在標准压力和一切温度下,各种最稳定单质的生成吉布斯自由能为0等于零那么由最稳定单质生成单位物质的量某物质时反应的DrGm? 就是该物質的标准生成吉布斯自由能为0,以符号“DrGm? ”表