1樓:匿名使用者
吉布斯自由bai能又叫吉布斯du
函式,是熱zhi
吉布斯自由能是什麼
2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。
自由能指的是在某乙個熱力學過程中,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)是熱力學中乙個重要的參量,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。
3樓:匿名使用者
吉布斯自由能又叫吉布斯函式,是熱力學中乙個重要的參量,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,吉布斯自由能是乙個廣延量,單位摩爾物質的吉布斯自由能就是化學勢μ。
以上引用
4樓:匿名使用者
吉布斯自由能 δg=δh-tδs (kj/mol)g叫做吉布斯自由能。
因為h、t、s均為狀態函式,所以g為狀態函式。
δg叫做吉布斯自由能變
吉布斯自由能的變化可作為恆溫、恆壓過程自發與平衡的判據。
吉布斯自由能改變量。表明狀態函式g是體系所具有的在等溫等壓下做非體積功的能力。反應過程中g的減少量是體系做非體積功的最大限度。
這個最大限度在可逆途徑得到實現。反應進行方向和方式判據。
>w非 反應以不可逆方式自發進行
=w非 反應以可逆方式進行
0 不能進行
等溫等壓**系的吉布斯自由能減小的方向是不做非體積功的化學反應進行的方向。
任何等溫等壓下不做非體積功的自發過程的吉布斯自由能都將減少。 [編輯本段]標準吉布斯自由能 在溫度t時,當反應物和生成物都處於標準態,發生反應進度為1 mol的化學反應gibbs自由能的變化值,稱為標準摩爾反應吉布斯自由能變化值,用表示
標準吉布斯自由能與一般反應的吉布斯自由能的關係:
5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 提出乙個新的熱力學函式 — 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 表示乙個可逆過程(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。
什麼是吉布斯自由能，吉布斯自由能是什麼
g h ts g叫做吉布斯自由能。因為h t s均為狀態函式，所以g為狀態函式。吉布斯自由能的變化可作為恆溫 恆壓過程自發與平衡的判據。吉布斯自由能改變數。表明狀態函式g是體系所具有的在等溫等壓下做非體積功的能力。反應過程中g的減少量是體系做非體積功的最大限度。這個最大限度在可逆途徑得到實現。反應進...
怎麼把吉布斯自由能作為反應方向的判據
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。吉布斯自由能判斷自發反應方向的依據是什麼?自由能 g h s ...
這道題的摩爾吉布斯自由能變怎麼算的
摩爾吉布斯來自由能演算法 g u ts pv h ts，其中u是系源統的內能，t是溫度 絕對溫度，k s是熵，p是壓強，v是體積，h是焓。吉布斯自由能的微分形式是 dg sdt vdp dn，其中 是化學勢，也就是說每個粒子的平均吉布斯自由能等於化學勢。agcl 62616964757a686964...