Об этом инструменте
Калькулятор свободной энергии Гиббса — это бесплатный термодинамический инструмент, работающий в браузере, построенный на ΔG = ΔH − T·ΔS. Выберите, какую величину вычислить — ΔG, ΔH, ΔS, температуру T или константу равновесия K — и он вернёт это значение вместе с вердиктом о самопроизвольности, основанным на знаке ΔG.
Следите за единицами, которые являются самым частым источником ошибок: энтальпия ΔH и свободная энергия ΔG вводятся в kJ/mol, но энтропия ΔS вводится в J/mol·K. Инструмент переводит ΔS делением на 1000, поэтому он вычисляет ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000), и ответ остаётся в kJ/mol. Решение для энтропии преобразуется к ΔS = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ T (обратно в J/mol·K), а решение для температуры даёт T = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ ΔS.
Всё выполняется локально в вашем браузере без загрузки на сервер. Константа равновесия связана через стандартную свободную энергию: ΔG° = −R·T·ln K, поэтому K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)) с R = 8.314 J/mol·K и ΔG° в kJ/mol (умноженным на 1000 для соответствия джоулям в R). Отрицательное ΔG означает самопроизвольную (благоприятствующую продуктам) реакцию, ноль означает равновесие, а положительное ΔG означает несамопроизвольную.
Часто задаваемые вопросы
Почему ΔS в J, а ΔG и ΔH в kJ?
По соглашению энтропии табулируются в J/mol·K, тогда как энтальпии реакций и свободные энергии — в kJ/mol. Калькулятор устраняет несоответствие делением ΔS на 1000 внутри ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000), поэтому вы можете вводить каждое в его обычной единице.
Как ΔG определяет самопроизвольность?
Отрицательное ΔG отмечает самопроизвольный, благоприятствующий продуктам процесс при данных условиях; ΔG = 0 означает, что система в равновесии; а положительное ΔG означает, что реакция несамопроизвольна в прямом направлении и благоприятствует обратному. Самопроизвольность всегда относится к знаку ΔG, а не ΔH.
Как вычисляется константа равновесия K?
Из стандартной свободной энергии: ΔG° = −R·T·ln K, преобразованной к K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)). R = 8.314 J/mol·K, поэтому ΔG° в kJ/mol умножается на 1000 для соответствия, а T должно быть положительной температурой в кельвинах.
Может ли реакция переключаться между самопроизвольной и нет?
Да. Поскольку ΔG = ΔH − TΔS, температура может изменить знак, когда ΔH и ΔS имеют одинаковый знак. Решение для T при ΔG = 0 даёт температуру перехода T = (ΔH ⁄ ΔS)·1000, при которой меняется самопроизвольность.
Больше инструментов