吉布斯自由能能判斷物質的熱力學穩定性嗎

2023-03-01 15:45:16 字數 7185 閱讀 2998

1樓:匿名使用者

在等溫等壓下,如果產物的吉布斯自由能比反應物更低,則該條件下,反應物不及產物穩定。穩定或不穩定是相對而言(即要有可比較的物質)。對於某一種物質,我們無法說它是否熱力學穩定,例如常溫常壓下h2單獨存在時,熱力學上非常穩定(不會分解為氫原子),有氧氣共存時,則熱力學上非常不穩定,只要動力學因素許可,例如點火、電火花引發,瞬間變成水。

而水就一定比氫氣氧氣穩定嗎?如果是這樣我們何以能通過電解水得到氫氣氧氣?再如高溫下我們說氯酸鉀熱力學不穩定,實際上是說,沒有其分解產物穩定。

由上可見離開參照物以及特定的條件說一種物質是否穩定是沒有意義的。

既然如此一種物質的吉布斯自由能再高,也不見得說它一定不穩定,再低也不見得一定穩定,只有在特定的條件下,將要比較穩定性的物質構成一個反應系統(可以是假想的),如果產物的吉布斯自由能比反應物小,則我們可以斷言在等溫等壓下,產物比反應物穩定(還不能斷言非等溫等壓條件下二者那個穩定)。

2樓:彩雲

能,吉布斯自由能越大越不穩定

為什麼晶體形成的熱力學條件是物質的自由能為負值

3樓:滿意請採納喲

因為只有固體才有可能是晶體

不同物相的轉化,從氣相轉為 固相從液相轉為固相

都是要放熱,也就是體系對環境做功吉布斯自由能變為負值

熱力學函式吉布斯自由能變怎麼表示化學反應進行的程度? 10

4樓:匿名使用者

吉布斯自由能(gibbs free energy)在化學熱力學中為判斷過程進行的方向而引入的熱力學函式。又稱自由焓、吉布斯自由能或自由能。自由能指的是在某一個熱力學過程中,系統減少的內能中可以轉化為對外做功的部分。

自由能(free energy)在物理化學中,按照亥姆霍茲的定容自由能f與吉布斯的定壓自由能g的定義。吉布斯自由能是自由能的一種。

如何用吉布斯自由能來判斷過程的方向和限度?

5樓:陳mc樂園

自由能△g=△h-△s×t,△h為焓變,△s為熵變.當自由能小於0,反應能夠自發;自由能大於0,反應不能自發.可以看出,焓減、熵增有利於反應自發.

以下為具體介紹

1、判斷反應是否自發進行最基本的判據是勢判據,即自發反應永遠是朝著勢降低的方向進行.

2、等溫等壓,且不作非體積功的反應只有化學勢這一項,化學勢就是偏摩爾吉布斯函式,所以有通常說的吉布斯變小於0,反應就能自發.

3、如果一個系統中有非體積功,比如有電功,這就涉及了兩種勢,一種化學勢,一種電勢,如果反應自發必須是化學勢與電勢的總和是降低的.這就會出現一種情況,比如化學勢升高,電勢減小,而且電勢減小的多過化學勢升高的,這樣化學勢與電勢的總和還是降低的,這個反應還是自發進行,但光用吉布斯函式變判斷就會出現錯誤.

4、討論一個變化是否自發一定要先確定這個變化是否涉及電功等其他非體積功,如果涉及,就不能用吉布斯函式變來判斷,因為通常的吉布斯函式變只代表化學位,必須要加上電位等,作為總和判斷.判據使用必須滿足限制條件,系統改變,條件有別,原來的判據就不適用了.

熱力學中為什麼要引入吉布斯自由能的概念,它的物理含義是什麼

6樓:冰夢一無痕

吉布斯自由能是gibbs發表的一篇300多頁的**中定義的一個物理量。

在他的闡述中,吉布斯自由能g可以作為化學平衡的一個重要判據。

g的微分形式則表現為分子的化學勢。

(能夠進行粒子和能量交換兩個巨集觀系統,分子總是從化學勢高的相進入化學勢低的相,從而降低系統的總自由能,並使系統達到平衡態,達到平衡時將滿足溫度相等ta=tb和化學勢相等μa=μb。在判斷化學反應方向的時候,我們常用吉布斯自由能來判斷,相比之下化學勢判斷更為基本。)

吉布斯自由能還可以進行擴充套件,熱力學中g=u-ts+pv,如果考慮電場和磁場的作用,還會更為複雜。

不僅僅是熱力學,晶體學中,也可以利用自由能判據,來判斷晶體的相平衡與相變等。

吉布斯自由能是什麼

7樓:睿智小寧

吉布斯自由能在化學熱力學中為判斷過程進行的方向而引入的熱力學函式。又稱自由焓、吉布斯自由能或自由能。

自由能指的是在某一個熱力學過程中,系統減少的內能中可以轉化為對外做功的部分。自由能(free energy)在物理化學中,按照亥姆霍茲的定容自由能f與吉布斯的定壓自由能g的定義。吉布斯自由能是自由能的一種。

吉布斯自由能又叫吉布斯函式,(英gibbs free energy,gibbs energy or gibbs function; also known as free enthalpy)是熱力學中一個重要的參量,常用g表示,它的定義是:g = u − ts + pv = h − ts,

其中u是系統的內能,t是溫度(絕對溫度,k),s是熵,p是壓強,v是體積,h是焓。

擴充套件資料

吉布斯自由能的生物學意義:

在等溫等壓過程中,系統吉布斯自由能的減少等於除去體積膨脹功以外,系統對外界所作的功。根據功能原理容易理解,系統的吉布斯自由能是指系統總能量中能作除膨脹功以外的其他有用功的那部分能量。

由於生命體系中發生的絕大多數過程(化學反應過程、生理過程等等)都是在等溫等壓下進行的,因此,對生命體系而言,吉布斯自由能就是生命體系在等溫等壓條件下維持正常運轉所需要的最小能量。

由於生命體系內發生的過程大都是等溫等壓過程,因此,吉布斯自由能的這一功能對於生命過程也具有實際意義。在生命體系中,為了保證某一過程能夠自發進行,常常進化出一些偶聯反應,通過反應之間的偶聯滿足δg< 0的條件,從而使一些單獨無法自發進行的過程變得可以自發進行。

8樓:匿名使用者

吉布斯自由能又叫吉布斯函式,是熱力學中一個重要的參量,常用 g 表示,它的定義是:

g = u − ts + pv = h − ts

其中 u 是系統的內能,t 是溫度,s 是熵,p 是壓強,v 是體積,h 是焓。

吉布斯自由能的微分形式是:

dg = − sdt + vdp + μdn

其中μ是化學勢。

吉布斯自由能的物理含義是在等溫等壓過程中,除體積變化所做的功以外,從系統所能獲得的最大功。換句話說,在等溫等壓過程中,除體積變化所做的功以外,系統對外界所做的功只能等於或者小於吉布斯自由能的減小。數學表示是:

如果沒有體積變化所做的功,即 w=0,上式化為:

也就是說,在等溫等壓過程前後,吉布斯自由能不可能增加。如果發生的是不可逆過程,反應總是朝著吉布斯自由能減少的方向進行。

特別地,吉布斯自由能是一個廣延量,單位摩爾物質的吉布斯自由能就是化學勢μ。

以上引用

9樓:匿名使用者

§1.4 自由能,化學反應自發性的判據

1.4.1 吉布斯自由能( gibbs-free energy )

吉布斯自由能( gibbs-free energy ),簡稱 「 自由能 」。

符號: g ; 單位 : kj·mol -1 。

根據以上分析 : △ h < 0 或 / 和 △ s > 0 有利於過程 「 自發 」 進行 , 即焓 ( h ) 、熵 ( s ) 均是影響過程自發性的因素。

1876 年,美國科學家 j.w.gibbs 提出一個新的熱力學函式 — 吉布斯自由能( g ),把 h 和 s 聯絡在一起。

吉布斯 (josiah willard gibbs, 1839-1903 ,美國 )合併能和熵,引入 (gibbs) 自由能概念 (1876)。

圖 1-5 吉布斯   1. 吉布斯自由能定義: g = h - ts  2.

吉布斯自由能是狀態函式,絕對值不可測。因為 h 、 t 、 s 均為狀態函式,而 h 絕對值不可測定。

3. 吉布斯自由能具有 廣度性質1.4.

2 物質的標準摩爾生成自由能  物質的標準摩爾生成自由能: 在標態和指定溫度下,由最穩定單質生成 1mol 某物質時的吉布斯自由能變。

符號:   單位: kj·mol -1

規定最穩定單質及水合氫離子的 = 0 kj·mol -1 。  例 1 : h 2 (g) +  o 2 (g) = h 2 o (l)

0      0       kj·mol -1

= -237.19 kj·mol -1 = ( h2o (l))  例 2 : o 2 (g) = o 3(g)

0         kj·mol -1

= +163 kj·mol -1 = (o 3 (g)) 1.4.3 反應的標準吉布斯自由能變  設一反應為:

a a + b b = d d + e e,則該反應的標準吉布斯自由能變為:   = ∑vi (生成物) - ∑vi (反應物)   例 1 :  ch 4 (g) + 2 o 2 (g)  ===  co 2 (g) + 2 h 2 o(l)

-50.75    0       -394.36   -237.19    kj·mol -1

= -394.36 +2×(-237.19) - (-50.75) - 0

= -817.99 kj·mol -11.4.

4 吉布斯 —— 赫姆霍茲方程 ( gibbs-helmholtz equation )  對於一封閉體系、等溫過程 ( t 2 = t 1 = t 環境 ),

g 1 = h 1 – ts 1 , g 2 = h 2 – ts 2

△g = g 2 – g 1 = ( h 2 - ts2 ) - ( h 1 – ts 1 )

△g = △h - t △s

( 封閉體系、等溫 )標準狀況下: = - t  ( 封閉體系、等溫 )  吉布斯 —— 赫姆霍茲方程是熱力學最重要的方程之一。1.

4.5 熱力學第二定律 由熱力學第一定律公式 △u = q + w ,熱力學證明:等溫可逆過程,做功最大,△u = qr + w max (等溫可逆過程)( r – reversible 可逆的 )。

w max =  △ ( pv ) + w ' max

體積功  非體積功   有用功

等壓條件( p 2 = p 1= p 外 )下:

w max= - p△v + w ' max

△u = qr - p△v + w ' max ( 等壓 )

( - p△v : 體系對環境做功 , 負值 )

據熱力學第三定律公式: △s = qr /t (封閉體系,等溫,可逆)

把 qr = t △s 代入上式 ,

△u = t △s - p△v + w ' max (封閉體系,等溫,等壓,可逆)

由 h = u + pv 得: △u = △h - p△v , 代入上式 ,

△h = t △s + w ' max (封閉體系,等溫,等壓,可逆)

△h - t △s = w ' max (封閉體系,等溫,等壓,可逆)

以吉一赫方程 代入,△g = w ' max(封閉體系,等溫,等壓,可逆)

物理意義:一封閉體系在等溫、等壓條件下發生的可逆過程中所做的有用功最大。

例 : ch 4 (g) + 2 o 2 (g) = co 2 (g) + 2 h 2 o(l)

= - 818 kj·mol -1

設計為燃料電池,在等溫、等壓條件下發生的可逆過程中做的電功最大 , 為 - 818 kj·mol -1 (體系對環境做功,負值)。

-△g = ∣ w ' max ∣ 可逆過程

-△g > ∣ w ' max ∣ 非可逆過程(正反應自發)

通常的化學反應在等溫、等壓( 敞開容器)、封閉體系、不做有用功 ( w '= 0 ) 條件下進行,則得:

△g = 0 可逆過程 (熱力學平衡態)

△g < 0 非可逆過程(正反應自發)

△g > 0 非可逆過程(正反應非自發,逆反應自發)

物理意義:對於一封閉體系,在等溫、等壓、不做有用功條件下,吉布斯自由能減少( △g < 0 )的過程是自發的;吉布斯自由能增加的過程是非自發的;而 △g = 0 表示一個可逆過程(熱力學平衡態) 。

△g 可用於判斷過程的自發性,而且包含了兩個影響過程自發性的因素( △g = △h - t△s )。

當體系處於熱力學標準狀態時,可以用判斷反應過程的自發性。

= 0 可逆過程(熱力學平衡態)

< 0 非可逆過程(正反應自發)

> 0 非可逆過程(正反應非自發,逆反應自發) 1.4.6 反應過程方向性的判據  由吉布斯-赫姆霍茲方程:

△g = △h - t△s (等溫、封閉體系),可知 △h 和 △s 是影響過程自發性的兩個因素。根據 △h 和 △s 符號,把化學反應分為 4 類:              表 2 影響化學反應方向性的因素型別△h△s△g 反應自發性反應動力1-+恆 -任意 t ,自發焓熵雙驅動2+-恆 +任意 t ,非自發無驅動力3--視t而

定低溫,自發焓驅動高溫,非自發 4++高溫,自發熵驅動低溫,非自發     例 1: h 2 (g) + f 2 (g) = 2 hf (g) (△g = △h - t△s )

= - 271 kj·mol -1 , =+8 j·mol-1 · k-1 ,  = - 273 kj·mol -1

正反應恆自發,焓、熵雙驅動。

例 2: 2co (g) = 2 c ( 石墨 ) + o 2 (g)

= +221 kj·mol -1 , =-179.7 j·mol -1 · k -1 , = +274.4 kj·mol -1

正反應恆非自發,無反應動力。

例 3: hcl (g) + nh 3 (g) = nh 4 cl(s)

= - 176.4 kj·mol -1,= -284 j·mol -1 · k -1 , = - 91.1 kj·mol -1

低溫正反應自發,高溫逆反應自發。

例 4:caco 3 (s) = cao(s) + co 2 (g)

= +178.3kj·mol -1, = +160.4 j·mol -1 · k -1,= +130.2 kj·mol -1

低溫正反應非自發,高溫正反應自發。

第 3 、 4 類反應可利用吉 - 赫方程,計算出反應逆轉的溫度:

= - t (等溫,封閉體系)

在無相變,且 △t 不大時, △h 、 △s 隨 t 的變化較小,可忽略;而 △g 隨變化較大。  例 5 : caco 3 (s) = cao(s) + co 2 (g)

(298k) = +178.3kj·mol -1 ,

(298k) = +160.4 j·mol -1 · k -1 ,

(298k) = +130.2 kj·mol -1  298k , 正反應非自發

≈ (298k) - t(298k)

當 < 0 , 即 (298k) - t(298k) < 0 時 ,t >1112k , 正反應自發。

吉布斯自由能和可逆反應,吉布斯自由能判斷反應方向時,怎麼解釋可逆反應

用吉布斯自由能判斷反應方向要求反應不處於平衡態。反應方程式確定,那麼 rgm 就唯回一確定,但答 rgm不確定。rgm 0,平衡右移 rgm 0,平衡左移 rgm 0,反應達到平衡態。處於平衡態時,rgm 0,但 rgm 不一定為0,因為有關係式 rgm rgm rtlnq,t為體系溫度,q為反應商...

反應自發進行的方向總是朝著吉布斯自由能降低的方向進行為什麼是錯的

組成不變的封閉體系在等溫 等壓條件下,自發變化總是朝著吉布斯自由能減少的方向進行。吉布斯自由能用以度量系統作最大有用功的條件是等溫等壓。吉布斯自由能變與自發性的關係 g 0,過程自發 g 0,過程不自發 逆過程自發 g 0,達到平衡狀態。一個自發過程,隨著過程的發展,g的絕對值漸漸減小,過程的自發性...

判斷下列過程中的U(熱力學能H(焓S(熵F(玄姆霍茲函式G(吉布斯函式)哪些為零

這個題目有點兒多 貌似是最基本的東西 你還是看看熱力學書吧 哪些熱力學函式與過程有關,哪些只與結果有關?比如 h.u.s.q等等。為什麼?前三個 焓 熱力學能 熵 只與結果或者狀態有關,因為是狀態引數,而熱量,功是過程量,與過程有關。a u t s u t s分別是該系統的內能 絕對溫度 熵 中的a...