Меню

Энергия гиббса для ионов меди

Энтропия. Энергия Гиббса

Понятие энтропии

Абсолютная энтропия веществ и изменение энтропии в процессах

Стандартная энтропия

Стандартная энтропия образования

Энергия Гиббса

Стандартная энергия Гиббса образования

Энтальпийный, энтропийный фактор и направление процесса

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Понятие энтропии

Энтропия S – функция состояния системы. Энтропия характеризует меру неупорядоченности (хаотичности) состояния системы. Единицами измерения энтропии являются Дж/(моль·К).

Абсолютная энтропия веществ и изменение энтропии в процессах

При абсолютном нуле температур (Т = 0 К) энтропия идеального кристалла любого чистого простого вещества или соединения равна нулю. Равенство нулю S при 0 К позволяет вычислить абсолютные величины энтропий веществ на основе экспериментальных данных о температурной зависимости теплоемкости.

Изменение энтропии в процессе выражается уравнением:

где S(прод.) и S(исх.) – соответственно абсолютные энтропии продуктов реакции и исходных веществ.

На качественном уровне знак S реакции можно оценить по изменению объема системы ΔV в результате процесса. Знак ΔV определяется по изменению количества вещества газообразных реагентов Δnг. Так, для реакции

(Δnг = 1) ΔV > 0, значит, ΔS > 0.

Стандартная энтропия

Величины энтропии принято относить к стандартному состоянию. Чаще всего значения S рассматриваются при Р = 101,325 кПа (1 атм) и температуре Т = 298,15 К (25 о С). Энтропия в этом случае обозначается S о 298 и называется стандартной энтропией при Т = 298,15 К. Следует подчеркнуть, что энтропия вещества S (S о ) увеличивается при повышении температуры.

Стандартная энтропия образования

Стандартная энтропия образования ΔS о f,298 (или ΔS о обр,298) – это изменение энтропии в процессе образования данного вещества (обычно 1 моль), находящегося в стандартном состоянии, из простых веществ, также находящихся в стандартном состоянии.

Энергия Гиббса

Энергия Гиббса G – функция состояния системы. Энергия Гиббса равна:

Абсолютное значение энергии Гиббса определить невозможно, однако можно вычислить изменение δG в результате протекания процесса.

Критерий самопроизвольного протекания процесса: в системах, находящихся при Р, Т = const, самопроизвольно могут протекать только процессы, сопровождающиеся уменьшением энергии Гиббса (ΔG

Стандартная энергия Гиббса образования

Стандартная энергия Гиббса образования δG о f,298 (или δG о обр,298) – это изменение энергии Гиббса в процессе образования данного вещества (обычно 1 моль), находящегося в стандартном состоянии, из простых веществ, также находящихся в стандартном состоянии, причем простые вещества пристутствуют в наиболее термодинамически устойчивых состояниях при данной температуре.

Для простых веществ, находящихся в термодинамически наиболее устойчивой форме, δG о f,298 = 0.

Энтальпийный, энтропийный фактор и направление процесса

Проанализируем уравнение ΔG о Т = ΔН о Т — ΔТS о Т. При низких температурах ТΔS о Т мало. Поэтому знак ΔG о Т определяется в основном значением ΔН о Т (энтальпийный фактор). При высоких температурах ТΔS о Т – большая величина, знак Δ G о Т определяется и энтропийным фактором. В зависимости от соотношения энтальпийного (ΔН о Т) и энтропийного (ТΔS о Т) факторов существует четыре варианта процессов.

      1. Если ΔН о Т о Т > 0, то ΔG о Т
      2. Если ΔН о Т > 0, ΔS о Т о Т > 0 всегда (процесс не протекает ни при какой температуре).
      3. Если ΔН о Т о Т о Т о /ΔS о (процесс идет при низкой температуре за счет энтальпийного фактора).
      4. Если ΔН о Т > 0, ΔS о Т > 0, то ΔG о Т ΔН о / ΔS о (процесс идет при высокой температуре за счет энтропийного фактора).

Примеры решения задач

Задача 1. Используя термодинамические справочные данные, вычислить при 298,15 К изменение энтропии в реакции:

Объяснить знак и величину ΔS о .

Решение. Значения стандартных энтропий исходных веществ и продуктов реакции приведены ниже:

Вещество NH3(г) O2(г) (г) H2O(ж)
S о 298,

Дж/(моль·К)

192,66 205,04 210,64 69,95

В данной реакции ΔV o х.р.,298

Задача 2. Используя справочные термодинамические данные, рассчитать стандартную энтропию образования NH4NO3(к). Отличается ли стандартная энтропия образования NH4NO3(к) от стандартной энтропии этого соединения?

Решение. Стандартной энтропии образования NH4NO3 отвечает изменение энтропии в процессе:

Значения стандартных энтропий исходных веществ и продуктов реакции приведены ниже:

Вещество N2(г) H2(г) O2(г) NH4NO3(к)
S о 298,

Дж/(моль·К)

191,50 130,52 205,04 151,04

Стандартная энтропия образования NH4NO3(к), равная — 609,06 Дж/(моль·К), отличается от стандартной энтропии нитрата аммония S о 298(NH4NO3(к)) = +151,04 Дж/(моль·К) и по величине, и по знаку. Следует помнить, что стандартные энтропии веществ S о 298 всегда больше нуля, в то время как величины ΔS 0 f,298, как правило, знакопеременны.

Задача 3. Изменение энергии Гиббса реакции:

равно δG о 298= –474,46 кДж. Не проводя термодинамические расчеты, определить, за счет какого фактора (энтальпийного или энтропийного) протекает эта реакция при 298 К и как будет влиять повышение температуры на протекание этой реакции.

Решение. Поскольку протекание рассматриваемой реакции сопровождается существенным уменьшением объема (из 67,2 л (н.у.) исходных веществ образуется 36 мл жидкой воды), изменение энтропии реакции ΔS о о 298 реакции меньше нуля, то она может протекать при температуре 298 К только за счет энтальпийного фактора. Повышение температуры уменьшает равновесный выход воды, поскольку ТΔS о

Задача 4. Используя справочные термодинамические данные, определить может ли при 298,15 К самопроизвольно протекать реакция:

Если реакция не будет самопроизвольно протекать при 298,15 К, оценить возможность ее протекания при более высоких температурах.

Решение. Значения стандартных энергий Гиббса и энтропий исходных веществ и продуктов реакции приведены ниже:

Вещество С4Н10(г) С2Н4(г) Н2(г)
ΔG о f,298× , кДж/моль — 17,19 68,14
S о 298, Дж/(моль·К) 310,12 219,45 130,52

ΔG о х.р.,298 > 0, следовательно, при Т = 298,15 К реакция самопроизвольно протекать не будет.

Поскольку ΔS о х.р.,298 > 0, то при температуре Т>ΔН о /ΔS о величина ΔG о х.р.,298 станет величиной отрицательной и процесс сможет протекать самопроизвольно.

Задача 5. Пользуясь справочными данными по ΔG о f,298 и S о 298, определите ΔH о 298 реакции:

Решение. Значения стандартных энергий Гиббса и энтропий исходных веществ и продуктов реакции приведены ниже:

Вещество N2O(г) H2(г) N2H4(г) H2O(ж)
ΔG о f,298, кДж/моль 104,12 159,10 -237,23
S о 298, Дж/(моль·К) 219,83 130,52 238,50 69,95

ΔG о 298 = ΔН о 298 – ТΔS о 298. Подставляя в это уравнение величины ΔН о 298 и ТΔS о 298, получаем:

ΔН о 298 = –182,25× 10 3 + 298·(–302,94) = –272526,12 Дж = – 272,53 кДж.

Следует подчеркнуть, что поскольку ΔS о 298 выражена в Дж/(моль× К), то при проведении расчетов ΔG 0 298 необходимо также выразить в Дж или величину ΔS 0 298 представить в кДж/(мольK).

Задачи для самостоятельного решения

1. Используя справочные данные, определите стандартную энтропию образования ΔS о f,298 NaHCO3(к).

2. Выберите процесс, изменение энергии Гиббса которого соответствует стандартной энергии Гиббса образования NO2(г):

Источник

Стандартные величины энергии Гиббса, энтальпии и энтропии веществ

∆H O 298 обр — стандартная теплота образования вещества, кДж/моль;

∆G O 298 — стандартное изменение энергии Гиббса при образовании сложного вещества из простых веществ, кДж/моль;

S O 298— стандартная энтропия вещества, Дж/(моль·К);

к — кристаллическое состояние;

ж — жидкое состояние;

г — газообразное состояние;

aq — вещество (ион) в водном растворе.

Вещество или ион Состояние ∆H O 298 обр ∆G O 298 S O 298
AgCl к -127 -109,7 96,1
AgNO3 к -123 -32,2
Ag2O к -30,6 -10,8
Al к 28,3
Al 3+ aq -525 -481 -313
Al2O3 корунд -1670 -1576
Аl2O3·3Н2O к -2568 -2292
В2O3 к -1264 -1184
Н3ВОз к -1089 -963 89,6
Н3ВОз aq -1068 -963
Ва 2+ aq -538 -561 12,6
ВаСl2 к -860 -811
ВаСl2·2Н2O к -1462 -1296
BaSO4 к -1465 -1353
Вг2 ж
Вг2 г 30,7 3,1
С графит 5,7
С алмаз 1,9 2,9 2,4
CO г -111 -137
CO2 г -393,5 -394,4
CO2 aq -413 -386
Н2СO3 aq -700 -623
HCO — 3 aq -691 -587
CO3 2- aq -676 -528 -53
Са 2+ aq -543 -553 -55
СаО к -636 -603
Са(ОН)2 к -987 -897
CaSO4 к -1432 -1320
CaSO4·2H2O к -1762 -1565
СаСl2 к -795 -750
СаСl2 aq -878 -815
СаСl2·6Н2O к -2607
СаСОз к -1207 -1129
Сl2 г
Сl2O г
НСl г -92,3 -95,3 186,7
НСl aq -167 -131

Продолжение таблицы 3.

Вещество или ион Состояние ∆H O 298 обр ∆G O 298 S O 298
CrO4 2- aq -863 -706 38,5
Cr2O7 2- aq -1461 -1257
Cu 2+ aq 64,4
CuCl к -136 -118 84,5
CuCl2 к -206
CuSO4 к -770 -662
CuSO4·5H2O к -2278 -1880
F — aq -329 -276 -9,6
HF г -269 -271
Fe к 27,2
Fe 2+ aq -88 -85 -113
Fe 3+ aq -48 -11 -293
Fe(OH)3 к -824
FeCO3 к -753 -680
FeCl3 к -405
FeCl3·6H2O к -2226
FeSO4 к -923 -820
FeSO4·7H2O к -3007″
H2 г
H + aq
OH — aq -230 -157 -10,5
H2O ж -286 -237
H2O г -242 -229
H2O2 ж -188 -118
H2O2 aq -191
Hg ж
Hg г
Hg 2+ aq -165
HgCl2 к -230 -177
Hg2Cl2 к -265 -211
HgO к -90 -58,4
K + aq -251 -282
KOH aq -477 -441
KAl(SO4)2·12H2O к -6057 -5137
KBr к -392 -379
KBr aq -372 -385
КСl к -436 -408
KCl г -216 -235 239,5
KCI aq -419 -413
KClO3 к -391 -290
KI к -328 -322
KI aq -307 -334
KNO3 к -493 -393
KNO3 aq -458 -393

Продолжение таблицы 3.

Вещество или ион Состояние ∆H O 298 обр ∆G O 298 S O 298
KMnO4 к -813 -714
K2SO4 к -1438 -1320
Li + aq -278 -294
LiOH к -487 -444
Li2CO3 к -1215 -1130
Mg 2+ aq -462 -456 -118
MgCO3 к -1113 -1029
MgCl2 к -642 -592 89,5
MgCl2·6H2O к -2500 -1279
MgO к -602 -570
Mg(OH)2 к -925 -834
MgSO4 к -1278 -1174 91,6
MgSO4·7H2O к -3384
Mn 2+ aq -219 -223 -84
MnSO4 к -1064 -956
N2 г 191,5
NH3 г -46,2 -16,6 192,5
NH3 aq -80,8 -26,6
NH4 + aq -133 -79,5
NH4Cl к -315 -204 94,6
(NH4)2SO4 к -1179 -900
N2O г 81,5 103,6
NO т 90,4 86,7 210,6
NO2 г 33,8 51,8 240,5
N2O4 г 9,7 98,3 304,3
HNO2 aq -119 -56
HNO3 ж -173 -80
NO3 aq -207 -114
Na к
Na + aq -240 -262
Na2CO3 к -1131 -1048
Na2CO3·10H2O к -4082 -3906
NaHCO3 к -948 -852
NaF к -569 -541
NaCl к -411 -384
NaNO2 к -359
NaNO3 к -425 -366
NaOH к -427 -380
Na2SO3 к -1117 -1043
Na2SO4 к -1384 -1267
Na2SO4·10H2O к -4324 -3644
Na2S2O3·5H2O к -2602
O2 г
O3 г

Продолжение таблицы 3.

Вещество или ион Состояние ∆H O 298 обр ∆G O 298 S O 298
Р4 белый 44,4
Р4 красный -18,4
РСl3 г -306 -286
РСl5 г -399 -325
H2PO4 aq -1302 -1135
HPO4 2- aq -1299 -1094 -36
PO4 3- aq -1284 -1026 -218
P2O7 4- aq -2276
Pb 2+ aq 1,6 -24,3 21,3
РbО к -218 -188
PbO2 к -277 -219
Pb(CH3COO)2 к -964
Pb(CH3COO)2·3H2O к -1854
S ромбич.
S монокл. 0,3 0,1 32,6
SO2 г -297 -300
SO3 г -395 -370
H2S г -20 -33
H2SO4 aq -907 -742
HSO4 aq -886 -753
SO4 2- aq -907 -742 17,2
SiO2 кварц -859 -805
Zn 2+ aq -152 -147 -106
ZnO к -348 -318
ZnCl2 к -416 -369
ZnSO4 к -979 -872
ZnSO4·7H2O к -3076 -2560
Органические вещества
Вещество или ион Состояние ∆H O 298 обр ∆G O 298 S O 298
CH4 г -85 -51
C2H2 г
C2H4 г
C2H6 г -107 -33
C6H6 ж
СН3Сl г -82 -59
СН2Сl2 г -88 -59
СНСl3 г -100 -67
CCl4 г -107 -64
СН3Br г -35,6 -26
СН2Вr2 г -4,2 -5,9
СНВr3 г
СВr4 г
CH3OH ж -239 -166
C2H5OH ж -278 -175
Глицерин ж -371 -479

Продолжение таблицы 3.

Вещество или ион Состояние ∆H O 298 обр ∆G O 298 S O 298
Формальдегид г -116 -110
Ацетальдегид г -166 -134
Ацетон ж -247 -154
HCOOH ж -410 -346
HCOO — aq -410 -335
CH3COOH ж -487 -392
СН3СОО — aq -404
C3H7COOH ж -535 -376
С3Н7СOO — к -536 -372
Нитробензол ж
Анилин ж
Глицин к -537 -378 103,5
Глицин aq -523 -380 158,6
Цистеин к -532,6 -342,7 169,9
L-лейцин aq -643,4 -352,3 207,5
Глицилглицин aq -734,3 492,1 231,4
Пируват-ион aq -596,2 -472,4 171,5
L-молочная кислота aq -686 -539
Сахароза к -2222 -1545
D-глюкоза aq -1263,8 -917,0 269,5
D-глюкоза к -1274,5 -910,6 212,1

Теплоты сгорания (∆H O сгор., кДж/моль) некоторых органических веществ

Вещество Состояние cH O Вещество Состояние cH O
CH4 г -882 С2Н2 г -1305
СН3Вr г -770 C2H5OH ж -1371
СН3Сl г -687 C2H5OC2H5 ж -2727
СН3I ж -815 NH2CH2COOH К -981
CH3NH2 -1071 СО(СН3)2 ж -1786
СН3ОН ж -715 С6Н6 ж -3273
CH2O г -561 С6Н12 ж -3920
HCOOH ж -263 C6H5NH2 ж -3396
CO(NH2)2 к -634 C6H5NO2 ж -3093
CHCl3 ж -373 С6Н5ОН -3064
СНI3 к -677 Глюкоза к -2810
С2Н6 г -1541 Фруктоза К -2827
C2H4 г -1387 СНзСООН ж -876

Свободная энергия гидролиза некоторых органических фосфатов

Соединение Продукты гидролиза ∆G O 298, ккал/моль ∆G O 298, кДж/моль
Фосфоенолпируват Пируват + Н3РО4 14,8 61,86
1 ,3-Бисфосфоглицерат 3-фосфоглицерат + Н3РО4 13,0 54,34
Карбамоилфосфат Карбамат + Н3РО4 12,0 51,83
Креатинфосфат Креатин + Н3РО4 10,3 43,05
Ацетилфосфат Уксусная кислота + Н3РО4 10,3 43,05
АТФ АДФ + Н3РО4 7,3 30,51
АДФ АМФ + Н3РО4 6,6 27,59
Дифосфат(Н4Р2О7) 2 Н3РО4 6,6 27,59
Глюкозо- 1 -фосфат Глюкоза + Н3РО4 5,0 20,90
Фруктозо-6-фосфат Фруктоза + Н3РО4 3,8 15,88
Глюкозо-6-фосфат Глюкоза + Н3РО4 3,3 13,79
Глицеролфосфат Глицерин + Н3РО4 2,2 8,36

Электрохимический ряд напряжений металлов φ 0

при С(Мe n + ) = 1 моль/л; t = 25 о С

Ме n+ /Ме

φ 0 , В

Ме n+ /Ме

φ 0 , В

Ме n+ /Ме

φ 0 , В
Li + /Li -3,04 Al 3+ /Al -1,66 Fe 3+ /Fe -0,04
Cs + /Cs -3,02 Mn 2+ /Mn -1,18 2H + /H2 ±0,00
Rb + /Rb -2,92 Zn 2+ /Zn -0,76 Sn 4+ /Sn +0,01
K + /K -2,90 Cr 3+ /Cr -0,74 Sb 3+ /Sb +0,21
Ba 2+ /Ba -2,89 Fe 2+ /Fe -0,44 Bi 3+ /Bi +0,23
Sr 2+ /Sr -2,87 Cd 2+ /Cd -0,40 Cu 2+ /Cu +0,34
Ca 2+ /Ca -2,79 Co 2+ /Co -0,28 Cu + /Cu +0,52
Na + /Na -2,71 Ni 2+ /Ni -0,25 Co 3+ /Co +0,43
Mg 2+ /Mg -2,38 Sn 2+ /Sn -0,14 Ag + /Ag +0,80
Be 2+ /Be -1,85 Pb 2+ /Pb -0,13 Hg 2+ /Hg +0,85

Стандартные потенциалы (φ 0 ) некоторых окислительно-восстановительных процессов

Источник

Читайте также:  Масса меди в трансформаторе твк 75
Adblock
detector