Energia swobodna reakcji

Energia swobodna reakcji ($\mathrm{\Delta }f$ lub $\mathrm{\Delta }F$ ) – funkcja termodynamiczna reakcji chemicznej, zmiana energii swobodnej Helmholtza układu, która jest potencjałem termodynamicznym w przypadku $T,v=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$ (potencjał izotermiczno-izochoryczny), spowodowana przebiegiem reakcji chemicznej, odniesiona do liczby postępu reakcji równej jedenSzablon:R.

Liczba postępu reakcji $(\lambda ),$ została zdefiniowana przez Théophila de Dondera w 1920 roku jakoSzablon:R:

$\lambda =\frac{n_{zi}}{{\nu }_i}.$

Wartość $\lambda =1,$ gdy liczby moli $(n_{zi})$ powstałych produktów oraz liczby moli zużytych substratów są równe odpowiednim współczynnikom stechiometrycznym $({\nu }_i)$ w równaniu reakcji.

Energią swobodną reakcji chemicznej jest pochodna cząstkowa energii swobodnej układu, czyli np. funkcji $f=f(v,T,\lambda ),$ obliczona względem liczby postępu reakcji:

$\mathrm{\Delta }{f}_{v,T}={\left(\frac{\partial f}{\partial \lambda }\right)}_{v,T}.$

Energię swobodną reakcji wyraża się również poprzez wielkości cząstkowych molowych energii swobodnych poszczególnych reagentów $(F_i):$

$F_{i,v,T}={\left(\frac{\partial f}{\partial n_i}\right)}_{v,T,n_j\ne i}.$

Energia swobodna układu termodynamicznego, złożonego z $k$ składników wynosi:

$f=\mathrm{\Sigma }{n}_i{F}_i=f(T,v,n_1,n_2,n_3,\dots ,n_k).$

Energię swobodną reakcji chemicznej oblicza się jako różnicę między sumą ilorazów $\mathrm{\Sigma }{n}_i{F}_i$ dla jej produktów i dla substratówSzablon:R.

$\mathrm{\Delta }f=\sum n_{i,prod}{F}_{i,prod}-\sum n_{i,subs}{F}_{i,subs}.$

Zmiana energii swobodnej jest równa maksymalnej pracy, jaką może wykonać układ, w którym zachodzi reakcja.

Zobacz też

• entalpia reakcji
• entalpia swobodna reakcji
• entropia reakcji
• powinowactwo chemiczne
• równanie van ’t Hoffa (stała równowagi)

Przypisy

Szablon:Przypisy