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關于判斷化學反應自發(fā)性的吉布斯函數(shù)變


實驗室k / 2018-07-06

    前面的文中提到,化學反應的自發(fā)性不僅與反應的焓變△H有關,還與反應的熵變△S有關。判斷化學反應的自發(fā)性必須將這兩點結合起來。1876年,美國科學家吉布斯提出一個把焓變和熵變統(tǒng)一在一起的吉布斯函數(shù),并且用吉布斯函數(shù)作為恒溫恒壓下判斷化學反應方向的標準。吉布斯函數(shù)用符號G表示。

關于判斷化學反應自發(fā)性的吉布斯函數(shù)變


    吉布斯函數(shù)的定義式為

G=H-TS         (1-17)

式中,吉布斯函數(shù)G是狀態(tài)函數(shù)H、T和S的組合,所以吉布斯函數(shù)G也是狀態(tài)函數(shù)。
    吉布斯函數(shù)的變化即吉布斯函數(shù)變,用△G表示。對于恒溫過程

△G=△H-T△S
或寫成         △GT=△HT-T△ST       (1-18)

    該公式表明,恒溫恒壓下進行的化學反應,其吉布斯函數(shù)變由化學反應的焓變和熵變以及溫度所決定。
    吉布斯函數(shù)變△G可以作為在恒溫恒壓條件下,任意過程或反應自發(fā)性的判據(jù)。即:
    △G<0,反應自發(fā)進行。
    △G>0,反應非自發(fā)進行,逆向自發(fā)進行。
    △G=0,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。
    △G的符號與△H、△S符號的關系見表1-1。

表1-1  △G的符號與△H、△S符號的關系

△H △S △G △H △S △G
- + (-)任何溫度下為自發(fā)反應 + + 高溫時為自發(fā)反應
+ - (+)任何溫度下為非自發(fā)反應 - - 低溫時為自發(fā)反應

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