Calcularea variației energiei a unei reacții chimice la temperatură standard Gibbs

Calcularea modificărilor energetice Gibbs reacție chimică, la temperatură standard (298 K) poate fi efectuată cu datele de referință corespunzătoare pentru variații ale potențialelor standard ale formării substanțelor

, care participă la reacție chimică folosind următoarea ecuație:

Standard Schimbarea energiei Gibbs în formarea unor substanțe simple, stabile la zero.

O altă metodă de calcul a variației standard a energiei Gibbs reacției chimice este utilizarea ecuației Gibbs-Helmholtz:

unde T = 298 K;

- modificarea standardului entalpie (efect termic standard la P = const) și variația de entropie standard, care se calculează prin formulele (1,17) sau (1.18) și (1,38), respectiv.

Calculul schimbării energiei Gibbs unei reacții chimice la o temperatură non-standard,

Calcularea Gibbs modificări libere energetice ale unei reacții chimice la o temperatură de obicei produc neregulat peste ecuația Gibbs-Helmholtz:

unde T - temperatura de reacție;

- variația entalpiei (efect termic la P = const) și variația de entropie pentru reacția la o temperatură T care calculată cu precizie prin formula (1.25) sau (1.26) și (1.39) sau (1.40), respectiv. În acest caz, formula de calcul schimbarea dislocat energia Gibbs a reacției chimice poate fi scrisă astfel:

Când calcule aproximative pot utiliza ipoteza că modificările entalpiei și entropiei sunt independente de temperatură, iar calculele se aplică valorile implicite și rezultatele pentru temperatura 298K:

unde T - temperatura de reacție, pentru care se efectuează calculul aproximativ.

In absenta tranzițiilor de fază pentru calcularea corectă a standardului schimbării energiei Gibbs la o temperatură T (

) Formula Poate fi folosită Temkin-Schwartzman obținute după integrare, urmând etapele de aducere o astfel de formulă de bază (1,45) și introducerea unor cantități Mn raporturi. în funcție numai de temperatura:

unde T - temperatura la care are loc reacția; AA, Δb, Δc, Δc - coeficienții puterilor de T obținute prin calcularea ΔSP corespunzătoare; Mo, M1, M2, M2 - coeficienții AA, Δb, Δc, Δc respectiv, la temperaturi predeterminate sunt prezentate în manuale pentru metoda de calcul specificată.

EXEMPLU Exemplul 1.15. Se calculează schimbarea aproximativă și exactă a energiei Gibbs reacției chimice la T = 298 K și T = 1800 K și pentru a determina posibilitatea apariției sale la temperaturile indicate:

datele de referință necesare sunt prezentate în tabelul. 1.10.

Este un efect termic standard schimbarea entalpie de cunoscute căldurile de formare cu formula (1,17):

= - (- 944.75 + 2 · 0) = 461.13 kJ J = 461130.

Standardul Schimbarea entropie din formula (1.38):

Schimbarea standard de energie Gibbs la T = 298 K pe descoperirea

în conformitate cu formula (1.42):

standardul Schimbarea energiei Gibbs la T = 298 K au fost calculate conform ecuației (1.43):

= 461130 - 298 · 96.70 = 432.31 kJ = 432 310 J.

Standard Schimbarea de energie Gibbs la T = 1800 K găsi formula aproximativă (1.46):

= 461130 - 1800 · 96.70 = 287070 J.

Deoarece la temperaturi de 298 K și 1800 K

> 0, atunci se poate concluziona că la aceste temperaturi fluxul spontan al reacției imposibilă (va fi supus în mod spontan o reacție inversă). Prin urmare, la temperaturi de proiectare, titan nu pot fi obținute din dioxid de titan prin reducere cu hidrogen.

Calculul exact

îndeplini ecuația (1.44), pentru care valoarea calculată și în conformitate cu ecuațiile (1.25) și (1.39), respectiv, ținând seama de dependența cantităților termodinamice și schimbarea căldurii specifice a reacției chimice la temperatură. Pe baza datelor de referință prezentate în tabelul. 1.10 pentru reacția de dioxid de titan cu hidrogen pentru a găsi valorile coeficienților AA, Δb, ecuația Δc ΔSP = f (T):

= AA (25,02 + 2 x 30.00) - (62,86 + 2 x 27.28) = - 32,40;

schimbări de capacitate termică ecuație în funcție de temperatură, după înlocuirea valorilor constatate AA, Δb, Δc va avea forma:

După înlocuirea acestei ecuații în formula (1.25) și (1.39) calculează modificări ale entalpiei și schimbări de entropie pentru reacția la T = 1800:

Se calculează valoarea exactă a schimbării energiei Gibbs unei reacții chimice la T = 1800 K prin ecuația Gibbs-Helmholtz (1,44):

= 456,932.9 - 1800 · 86,48 = 301,268.9 J.

Având în vedere că valoarea rezultatelor Gibbs schimbare de energie

> 0 și > 0, atunci această reacție nu poate avea loc în mod spontan în aceste condiții.

EXEMPLU Exemplul 1.16. Se calculează variația energiei libere Gibbs a reacției chimice din Exemplul 1.15 la T = 1800 K prin metoda de Temkin-Shvartsman.

Calculul se realizează în conformitate cu formula (1.47), cu referire la această reacție, în care toți participanții sunt substanțe anorganice:

Valorile Mn sunt preluate de coeficienți de referință la o temperatură predeterminată 1800 K:

valoare

,,Valorile coeficientului AA, Δb, Δc găsite pentru reacția din Exemplul 1.15.

Găsim schimbarea în energia Gibbs a reacției la T = 1800 K: