O tym narzędziu
Kalkulator energii swobodnej Gibbsa to darmowe, działające w przeglądarce narzędzie termodynamiczne oparte na ΔG = ΔH − T·ΔS. Wybierz, którą wielkość obliczyć — ΔG, ΔH, ΔS, temperaturę T lub stałą równowagi K — a narzędzie zwróci tę wartość wraz z oceną samorzutności na podstawie znaku ΔG.
Uważaj na jednostki, które są najczęstszym źródłem błędów: entalpia ΔH i energia swobodna ΔG są wprowadzane w kJ/mol, ale entropia ΔS jest wprowadzana w J/mol·K. Narzędzie przelicza ΔS, dzieląc ją przez 1000, więc oblicza ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000), a wynik pozostaje w kJ/mol. Rozwiązanie dla entropii przekształca się do ΔS = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ T (z powrotem w J/mol·K), a rozwiązanie dla temperatury daje T = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ ΔS.
Wszystko działa lokalnie w Twojej przeglądarce, bez przesyłania. Stała równowagi jest powiązana przez standardową energię swobodną: ΔG° = −R·T·ln K, więc K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)) przy R = 8.314 J/mol·K i ΔG° w kJ/mol (pomnożonym przez 1000, aby dopasować dżule R). Ujemne ΔG oznacza reakcję samorzutną (sprzyjającą produktom), zero oznacza równowagę, a dodatnie ΔG oznacza reakcję niesamorzutną.
Najczęściej zadawane pytania
Dlaczego ΔS jest w J, a ΔG i ΔH w kJ?
Zgodnie z konwencją entropie są tabelaryzowane w J/mol·K, natomiast entalpie i energie swobodne reakcji w kJ/mol. Kalkulator radzi sobie z tą niezgodnością, dzieląc ΔS przez 1000 wewnątrz ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000), więc możesz wprowadzić każdą w jej zwykłej jednostce.
Jak ΔG determinuje samorzutność?
Ujemne ΔG oznacza proces samorzutny, sprzyjający produktom w danych warunkach; ΔG = 0 oznacza, że układ jest w równowadze; a dodatnie ΔG oznacza, że reakcja jest niesamorzutna w przód i sprzyjana w kierunku odwrotnym. Samorzutność zawsze odnosi się do znaku ΔG, a nie ΔH.
Jak obliczana jest stała równowagi K?
Ze standardowej energii swobodnej: ΔG° = −R·T·ln K, przekształconej do K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)). R = 8.314 J/mol·K, więc ΔG° w kJ/mol jest mnożone przez 1000 dla dopasowania, a T musi być dodatnią temperaturą w kelwinach.
Czy reakcja może przechodzić między samorzutną a niesamorzutną?
Tak. Ponieważ ΔG = ΔH − TΔS, temperatura może zmienić znak, gdy ΔH i ΔS mają ten sam znak. Rozwiązanie dla T przy ΔG = 0 daje temperaturę przejścia T = (ΔH ⁄ ΔS)·1000, przy której zmienia się samorzutność.
Więcej narzędzi