Entalpia swobodna reakcji

Entalpia swobodna reakcji ($\mathrm{\Delta }g$ lub $\mathrm{\Delta }G$) – funkcja termodynamiczna reakcji chemicznych, zmiana entalpii swobodnej (energii swobodnej Gibbsa; $g$) układu spowodowana przebiegiem reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze, odniesiona do liczby postępu reakcji równej jeden. W reakcjach izobaryczno-izotermicznych jest równa ujemnej wartości powinowactwa chemicznegoSzablon:R.

Podstawą definicji funkcji termodynamicznych reakcji chemicznych, w tym entalpii swobodnej reakcji, jest pojęcie liczby postępu reakcji (λ), zdefiniowane 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.

Entalpią swobodną reakcji chemicznej jest pochodna cząstkowa entalpii swobodnej układu, czyli funkcji $g=f(p,T,\lambda ),$ obliczona dla warunków izotermiczno-izobarycznych względem liczby postępu reakcji:

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

Entalpię swobodną reakcji wyraża się również poprzez wielkości molowych entalpii swobodnych poszczególnych reagentów, zdefiniowanych jako:

$G_i={\left(\frac{\partial g}{\partial n_i}\right)}_{p,T,n_j\ne i}.$

Entalpia swobodna układu termodynamicznego złożonego z $k$ składników wynosi:

$g=\sum n_i{G}_i=f(T,p,n_1,n_2,n_3,\dots ,n_k).$

Entalpia swobodna reakcji chemicznej jest różnicą między sumą iloczynów $\sum n_i{G}_i$ dla jej produktów i dla substratówSzablon:R:

$\mathrm{\Delta }g=\sum n_{i,prod}{G}_{i,prod}-\sum n_{i,subs}{G}_{i,subs},$

co jest też wyrażane z użyciem pojęcia potencjałów chemicznych składników układu $({\mu }_i):$

$\mathrm{\Delta }g=\sum n_{i,prod}d{\mu }_{i,prod}-\sum n_{i,subs}d{\mu }_{i,subs}.$

Potencjał chemiczny jest funkcją aktywności składnika w mieszaninie reagentów:

${\mu }_i={\mu }_{0i}+RT\ln a_i.$

Zależność jest podstawą definicji stałej równowagi reakcji chemicznej oraz równań opisujących związek stałej równowagi z energetycznymi efektami reakcji (izoterma reakcji, izobara van ’t Hoffa, izochora van ’t Hoffa).

Zobacz też

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

Przypisy

Szablon:Przypisy