判斷化學(xué)反應(yīng)方向的一個(gè)重要熱力學(xué)函數(shù)是自由能,其符號(hào)為G。在恒溫恒壓下一個(gè)體系的自由能降低就是能作出的最大有用功。利用△G=△H-T△S這個(gè)重要公式,就能從過(guò)程的焓變和熵變兩方面綜合地來(lái)考察過(guò)程的自由能變化,由下述關(guān)系就可判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向:
△G | <0 | >0 | =0 |
反應(yīng)方向 | 自發(fā)進(jìn)行(正向) | 不自發(fā)進(jìn)行(逆向) | 達(dá)成平衡 |
△H | △S | △G=△H-T△S | 結(jié)論 |
- | + | 永遠(yuǎn)是- | 任何溫度都是自發(fā)變化 |
+ | - | 永遠(yuǎn)是+ | 任何溫度都是不自發(fā)變化 |
- | - |
低溫可能是- 高溫可能是+ |
低溫可能自發(fā)變化 高溫可能非自發(fā)變化 |
+ | + |
低溫可能是+ 高溫可能是- |
低溫可能非自發(fā)變化 高溫可能自發(fā)變化 |
函數(shù) 比較 |
內(nèi)能 U | 焓 H | 自由能 G | 熵 S |
相同點(diǎn) |
都是狀態(tài)函數(shù):其變化值只決定于始態(tài)與終態(tài)而與途徑無(wú)關(guān)。 都具有廣度性質(zhì):有加合性,數(shù)值與參與變化物質(zhì)的量有關(guān)。 正逆過(guò)程各函數(shù)的改變量相同,但符號(hào)相反。 各函數(shù)改變量的計(jì)算符合蓋斯定律。 |
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不同點(diǎn) | 含義不同 | |||
無(wú)絕對(duì)值 | 有絕對(duì)值 | |||
不為零 | 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下穩(wěn)定單質(zhì)取值為零 | 不為零 | ||
通常單位 kJ·mol-1 | 通常為 J·K-1·mol-1 | |||
△U隨溫度無(wú)明顯變化 | △H隨溫度無(wú)明顯變化 | △G隨溫度有明顯變化 | △S隨溫度無(wú)明顯變化 |