Гиббс энергиясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Рефарат

Тақырыбы:Гиббс энергиясы

Орындаған:Нұрсағат Н. Н

Тексерген:Баубекова Г. Н

Гиббс бос энергиясы (немесе жай Гиббс энергиясы немесе Гиббс потенциалы немесе изобарно-изотермиялық потенциал немесе тар мағынада термодинамикалық потенциал) - химиялық реакция кезінде өзгеруі жүйенің ішкі энергиясының өзгеруіне тең болатын шама. Гиббс энергиясы жүйенің толық ішкі энергиясының қай бөлігін химиялық қайта құру үшін қолдануға болатындығын немесе олардың нәтижесінде берілген жағдайларда алынатындығын көрсетеді және берілген жағдайларда химиялық реакцияның негізгі мүмкіндігін анықтауға мүмкіндік береді. Математикалық тұрғыдан бұл келесі термодинамикалық потенциал:

G=U+PV-TS

Гиббс энергиясын жүйенің (Кристалл, сұйықтық және т. б. ) толық потенциалдық химиялық энергиясы деп түсінуге болады.

Гиббс энергиясы ұғымы термодинамика мен химияда кеңінен қолданылады.

Изобарно-изотермиялық процестің стихиялық ағымы екі фактормен анықталады: жүйенің энтальпиясының төмендеуімен байланысты энтальпия және энтропия Delta S, оның энтропиясының өсуіне байланысты жүйеде бұзылыстың жоғарылауына байланысты. Бұл термодинамикалық факторлардың айырмашылығы-изобарно-изотермиялық потенциал немесе Гиббс бос энергиясы деп аталатын жүйенің күй функциясы G, кДж) .

Гиббс энергиясының классикалық анықтамасы-өрнек

P=U + PV-TS,

мұндағы U-ішкі энергия, p-ортаның қысымы, V-көлем, T-ортаның абсолютті температурасы, } S-энтропия.

Тұрақты бөлшектердің саны бар жүйе үшін Гиббс энергиясының дифференциалы - p қысымы мен t температурасы арқылы:

dG=-S\, dT+V\, dP.

Бөлшектердің айнымалы жүйесі үшін бұл дифференциал келесідей жазылады:

dG=-SdT+VdP+mu+dN.

Мұнда mu-бұл химиялық потенциал, оны жүйеге тағы бір бөлшек қосу үшін қажет энергия ретінде анықтауға болады.

Гиббс потенциалының минимумы термодинамикалық жүйенің тұрақты температура, қысым және бөлшектер саны бар тұрақты тепе-теңдігіне сәйкес келетінін көрсетеміз.

Термодинамиканың бірінші және екінші принциптерінің жалпыланған теңдеуін жазайық:

TdSt> dU+P\, dV.

Кезінде, P = const, T=const

d(U+PV-TS) <0

d(G) <0

Осылайша, жүйеде тұрақты температура мен қысым кезінде Гиббс энергиясы минималды мәнге жетеді

Математикалық салдары Гиббс-Дюгем арақатынасы болып табылатын термодинамикалық потенциалдар экстенсивтілігінің қасиеттерін қолдана отырып, бөлшектердің бір түрі бар жүйенің химиялық потенциалы Гиббс энергиясының жүйедегі N заттың моль санына қатынасы екенін көрсетуге болады:

Егер жүйе әр сорттың N мольдерінің саны бар i-нің бірнеше сорттарының бөлшектерінен тұрса, онда Гиббс-Дугем қатынасы өрнекке әкеледі

Химиялық потенциал бөлшектердің ауыспалы саны бар жүйелерді талдауда, сондай-ақ фазалық ауысуларды зерттеуде қолданылады. Сонымен, Гиббс-Дюгем арақатынасына және фазалардың бір-бірімен тепе-теңдікте болатын химиялық потенциалдар теңдеуінің шарттарына сүйене отырып, фазалардың термодинамикалық параметрлері (меншікті көлемі) және фазалар арасындағы ауысу жылуы арқылы (p, T) координаттардағы екі фазаның қатар өмір сүру сызығын анықтайтын Клапейрон - Клаузиус теңдеуін алуға болады

Гиббс энергиясы және реакция бағыты

Химиялық процестерде бір уақытта екі қарама - қарсы фактор әрекет етеді-энтропиялық Delta тұрақты қысым мен температурада жүретін процестердегі осы қарама-қарсы факторлардың Кумарлы әсері Гиббс энергиясының өзгеруін анықтайды ({\displaystyle G}G) :

Delta G=Delta H-\Delta S

Бұл өрнектен Delta H=Delta G+TDelta S, яғни белгілі бір жылу мөлшері t\Delta s энтропиясын арттыруға жұмсалады), энергияның бұл бөлігі пайдалы жұмыс жасау үшін жоғалады (қоршаған ортаға жылу түрінде таралады), оны көбінесе байланысқан энергия деп атайды. Жылудың басқа бөлігі (Delta G) жұмысты орындау үшін пайдаланылуы мүмкін, сондықтан Гиббс энергиясы көбінесе бос энергия деп те аталады.

Гиббс энергиясының өзгеру сипаты процесті жүзеге асырудың негізгі мүмкіндігін бағалауға мүмкіндік береді. Delta g<0 кезінде процесс өздігінен жүруі мүмкін - өздігінен жүретін процесс, Delta G>0 кезінде процесс өздігінен жүрмейді - өздігінен жүрмейтін процесс (басқаша айтқанда, егер Гиббс энергиясы жүйенің бастапқы күйінде соңғысына қарағанда үлкен болса, онда процесс түбегейлі жүруі мүмкін, егер керісінше болса) мүмкін емес) . Егер Delta G=0 болса, онда жүйе химиялық тепе-теңдік күйінде болады.

Назар аударыңыз, бұл тек реакцияның негізгі мүмкіндігі туралы. Нақты жағдайларда реакция Delta g<0 теңсіздігін сақтай отырып басталмауы мүмкін (кинетикалық себептерге байланысты) .

Химиялық реакция кезінде Delta G Гиббс бос энергиясының өзгеруін оның тепе-теңдік константасымен байланыстыратын пайдалы байланыс бар:

Delta G=-RT*ln K

гдеК-тепе-теңдік тұрақты (өлшемсіз шама) .

Жалпы алғанда, кез-келген реакцияны қайтымды деп санауға болады (іс жүзінде ол болмаса да) . Бұл жағдайда тепе-теңдік константасы келесідей анықталады

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.