Свободная энергия Гиббса и константа равновесия

Условием принципиальной осуществимости процесса, т.е. возможности самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении является неравенство DG⁰ < 0.

Чем меньше DG⁰ нуля, тем дальше система от состояния равновесия и тем более она реакционноспособна. Любая реакция может протекать самопроизвольно только в направлении, приближающем систему к состоянию равновесия. Если в системе наступило истинное химическое равновесие, то дальнейшее изменение энергии Гиббса происходить не будет, т.е. DG⁰ = 0, тогда DH = T · DS - энтальпийный фактор равен энтропийному - термодинамическая концепция равновесия.

Термодинамика дает важное соотношение между стандартной свободной энергией и константой равновесия, названное изотермой химической реакции:

DG⁰ = -R · T · ln K = -2,3 · R · T · lg K

При 298К(25⁰С) это уравнение преобразуется к виду:

DG⁰ = -5,69 · lg K.

Как видно из этих уравнений отрицательный знак DG⁰ возможен только в случае, если lgK > 0, т.е. К > 1, а положительный – если lgK < 0, т.е. К < 1.

Это значит, что при отрицательных значениях DG⁰ равновесие смещено в направлении прямой реакции и выход продуктов реакции сравнительно велик, при положительном знаке DG⁰ равновесие смещено в сторону обратной реакции и выход продуктов прямой реакции сравнительно мал.

Знак DG⁰ указывает на возможность или невозможность протекания реакции только в стандартных условиях. Чем значительнее убыль энергии Гиббса, тем больше константа равновесия.

Константа равновесия связана с энтальпией системы. Из уравнения Аррениуса

k = A · e^{-Eа /R ·T}

В случае химического равновесия:

Разность энергий активации прямой и обратной реакций равняется изменению энтальпии в результате взаимодействия Еа₁ - Еа₂ = DН, тогда

К_равн = А · е ^{- DН /R·T} –уравнение Вант - Гоффа,

или в логарифмической форме

lnK = lnA - DH/R · T

Изменение температуры влияет на величину константы равновесия.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: