Tanulás

Gibbs-féle szabadenergia — Miért kell együtt ΔH és ΔS?

Olvadáskor ΔH és ΔS rendszerint pozitív. Az olvadásponton a két hatás kiegyenlíti egymást, ΔG=0 és a szilárd-folyadék fázis egyensúlyban lehet. Az olvadáspont alatt a szilárd, fölötte a folyadék lesz termodinamikailag kedvezőbb adott nyomáson.

Miért kell együtt ΔH és ΔS?

Olvadáskor ΔH és ΔS rendszerint pozitív. Az olvadásponton a két hatás kiegyenlíti egymást, ΔG=0 és a szilárd-folyadék fázis egyensúlyban lehet. Az olvadáspont alatt a szilárd, fölötte a folyadék lesz termodinamikailag kedvezőbb adott nyomáson.

Négy előjel-kombináció

ΔG előjelét mindig a megadott folyamatirányra és állapotra értelmezd. A standard ΔG° nem jelenti azt, hogy a reakció minden aktuális koncentrációnál ugyanabba az irányba halad, mert a Q reakcióhányados módosítja az aktuális ΔG-t.

Spontán nem jelent gyorsat

A Gibbs-energia nem egyszerűen „jó” vagy „rossz” reakciót minősít, hanem azt, hogy a megadott állapotból melyik irány csökkenti a rendszer és környezete együttes termodinamikai potenciálját állandó T és p mellett. Emiatt a ΔG előjele mindig az aktuális összetételhez, hőmérséklethez, nyomáshoz és a felírt reakcióirányhoz tartozik. Ha a reakció előrehalad, Q változik, ezért ΔG is folyamatosan közelít a nullához; egyensúlyban már nincs nettó termodinamikai hajtóerő egyik irányban sem.

Kapcsolat az egyensúllyal

Egy folyamatnál ΔH=+40 kJ/mol és ΔS=+150 J/(mol·K). Körülbelül milyen hőmérséklet fölött lehet ΔG negatív?

Gibbs-féle szabadenergiaΔG = ΔH − TΔS

Miért kell együtt ΔH és ΔS?

ΔG=0 határán T=ΔH/ΔS=40000/150≈267 K. E fölött az entrópiatag dominál, így ΔG negatív lehet.

ΔG előjelét mindig a megadott folyamatirányra és állapotra értelmezd. A standard ΔG° nem jelenti azt, hogy a reakció minden aktuális koncentrációnál ugyanabba az irányba halad, mert a Q reakcióhányados módosítja az aktuális ΔG-t.