第2节 反应的标准吉布斯函数变化
标准吉布斯函数变
标准吉布斯函数变吉布斯函数是热力学中的一个重要概念，它描述了系统在不同温度、压力下的热力学性质。
在化学工程、材料科学等领域，吉布斯函数的变化对于研究物质的相变、化学反应等过程具有重要意义。
本文将围绕标准吉布斯函数变这一主题展开讨论，介绍其基本概念、计算方法以及在实际应用中的意义。
首先，我们来了解一下标准吉布斯函数的定义。
标准吉布斯函数ΔG°是指物质在标准状态下（通常指标准温度和压力下）的吉布斯自由能变化。
在化学反应中，ΔG°可以用来判断反应的进行方向，当ΔG°<0时，反应是自发进行的；当ΔG°>0时，反应是不自发进行的；当ΔG°=0时，反应处于平衡状态。
接下来，我们将介绍如何计算标准吉布斯函数的值。
标准吉布斯函数的计算通常涉及到热力学数据的测定和热力学函数的计算。
在实际应用中，可以利用热化学数据手册中的标准生成焓、标准熵等数据来计算ΔG°的值。
对于化学反应，可以利用反应物和生成物的标准生成焓和标准生成熵来计算ΔG°。
需要注意的是，计算中要考虑到温度的影响，因为ΔG°随温度的变化而变化。
除了计算方法，标准吉布斯函数在实际应用中还具有重要的意义。
首先，它可以用来预测化学反应的进行方向。
通过计算ΔG°的值，可以判断反应是自发进行的还是不自发进行的，这对于工业生产、环境保护等方面具有重要意义。
其次，ΔG°还可以用来优化化学工艺。
在工业生产中，通过控制反应条件，使得ΔG°尽可能小，可以提高反应的产率和选择性，降低能耗和原料成本。
此外，ΔG°还可以用来解释物质的相变规律、溶解度规律等现象，对于材料设计、药物研发等方面具有指导意义。
总之，标准吉布斯函数的变化是热力学研究中的重要内容，它不仅具有理论意义，还具有广泛的应用价值。
通过对ΔG°的计算和分析，可以更好地理解化学反应、相变规律等现象，为工业生产、材料设计、环境保护等领域提供理论支持和指导。
高校无机化学化学反应的方向和吉布斯自由能变(天津大学第四版)讲义
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
等温、等压的封闭体系内，不作非体 积功的前提下，任何自发过程总是朝
着吉布斯自由能(G)减小的方向进行。
rGm ＝ 0 时, 体系的G降低到最小值,
反应达平衡。此即为著名的最小自由 能原理。
rGm＝rHm-T rSm 各种 符 号 反应情况 情况 H S rG m r m r m
第二章 化学反应的方向、 速率和限度
第二章 化学反应的方 向、速率和限度 第一节 化学反应的方向和吉布 斯自由能变
2.1.1化学反应的自发过程 自发过程 在一定条件下不需外界作功，一经引发就 能自动进行的过程。 例如: 水总是自动地从高处向低处流,铁在 潮湿的空气中易生锈。 要使非自发过程得以进行, 外界必须作功。 例如：欲使水从低处输送到高处，可借助 水泵作机械功来实现。 注意：能自发进行的反应，并不意味着其 反应速率一定很大
化学反应的熵变 熵的概念： 体系内组成物质粒子运动的混乱程度。 熵是描述物质混乱度大小的物理量。 物质(或体系) 混乱度越大,对应的熵值越大。 符号：S 。单位: JK-1 在0K时,一个纯物质的完美晶体,其组分粒 子(原子、分子或离子)都处于完全有序的排 列状态, 混乱度最小, 熵值最小。 把任何纯物质的完美晶体在0K时的熵值规 定为零(S0＝0)。
标准摩尔熵 某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵 值称为标准摩尔熵。 符号：Sm 单位：J· mol-1· K-1
注意： (1) 纯净单质在298.15K时Sm≠0； (2) 物质的聚集状态不同其熵值不同； 同种物质 Sm(g)>Sm (1)>Sm(s) (3) 物质的熵值随温度的升高而增大； (4) 气态物质的熵值随压力的增大而减小。
标准吉布斯函数变
标准吉布斯函数变标准吉布斯函数是统计物理学中的一个重要概念，它描述了一个系统的微观状态的分布情况。
在热力学中，吉布斯函数被用来描述系统的熵，它是系统的状态函数，可以通过它来推导出系统的各种热力学性质。
标准吉布斯函数的变化对于理解和分析物理系统的行为具有重要意义，本文将对标准吉布斯函数的变化进行详细的介绍和分析。
首先，我们来看标准吉布斯函数的定义。
标准吉布斯函数通常用符号G表示，它定义为系统的内能U、体积V和温度T的函数，即G = G(U, V, T)。
在热力学中，吉布斯函数可以通过系统的熵S来表达，即G = U + PV TS，其中P是系统的压强。
通过吉布斯函数，我们可以推导出系统的各种热力学性质，比如系统的最稳定平衡状态等。
接下来，我们来讨论标准吉布斯函数的变化。
在物理系统中，当系统发生变化时，其内能、体积和温度都会发生变化，从而导致吉布斯函数的变化。
具体来说，当系统发生微观状态的变化时，吉布斯函数会随之发生变化。
这种变化可以通过热力学的基本关系来描述，比如Maxwell关系、Gibbs-Duhem关系等。
通过这些关系，我们可以得到吉布斯函数的变化与系统的其他性质之间的关系，从而更好地理解系统的行为。
此外，标准吉布斯函数的变化还与系统的外界条件有关。
比如在恒温恒压条件下，吉布斯函数的变化与系统的焓变化相关；在恒定化学势条件下，吉布斯函数的变化与系统的自由能变化相关。
这些关系为我们提供了分析系统行为的重要线索，有助于我们理解系统的稳定性和相变等现象。
总之，标准吉布斯函数的变化对于理解和分析物理系统的行为具有重要意义。
通过对吉布斯函数的变化进行研究，我们可以更好地理解系统的热力学性质，揭示系统的稳定性和相变等重要现象。
希望本文对读者能够有所帮助，谢谢阅读！。
标准反应吉布斯自由能的变化值.doc
第四章 化学平衡4.1 化学平衡的条件和反应的亲和势1.化学反应体系: 封闭的单相体系，不作非膨胀功，发生了一个化学反应，设为：D E F G d e f g ++⋅⋅⋅→++⋅⋅⋅各物质的变化量必须满足 B B0B ν=∑根据反应进度的定义，可以得到： B B d d n ξν=B B d d n νξ=2. 热力学基本方程B B B d d d d G S T V p n μ=-++∑等温、等压条件下，,B B B B B Bd d d T p G n μνμξ==∑∑（） B B (d d )n νξ= ,B B B() T p G νμξ∂=∂∑ (a) 当 1 mol ξ=时：r m ,B B BT p G νμ∆=∑（） (b)这两个公式适用条件：（1） 等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；（2） 反应过程中，各物质的化学势保持不变。
公式（a ）表示有限体系中发生微小的变化；公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等于1 mol 的变化。
这时各物质的浓度基本不变，化学势也保持不变。
3. 化学反应的方向与限度 用,B r m ,B() , ()T p B T p G G νμξ∂∆∂∑ 或 判断都是等效的。
r m ,()0T p G ∆< 反应自发地向右进行r m ,()0T p G ∆> 反应自发地向左进行，不可能自发向右进行r m ,()0T p G ∆= 反应达到平衡 用,()T p G ξ∂∂判断，这相当于~G ξ图上曲线的斜率，因为是微小变化，反应进度处于0~1 mol 之间。
,()0T p G ξ∂<∂ 反应自发向右进行，趋向平衡 ,()0T p G ξ∂>∂ 反应自发向左进行，趋向平衡 ,()0T p G ξ∂=∂ 反应达到平衡4. 为什么化学反应通常不能进行到底？严格讲，反应物与产物处于同一体系的反应都是可逆的，不能进行到底。
只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。
3.2标准反应吉布斯能及化合物的标准生成吉布斯能
S S1 S 2 S3 112.52
Sm (CH 3OH ( g )) S m (CH 3OH (l )) S 239.32J m ol1 K 1
r Sm (298K ) B S m .722J m ol1 K 1 , B 219 r Gm (298K ) r H m (298K ) T r S m (298K ) 24.625kJ / m ol
r Gm (298K ) r H m (298K ) T r S m (298K ) 194.73kJ / m ol f Gm (CO ( NH 2 ) 2 ( s ))
298.15K时的fGm可查表获得
由fGm求化学反应rGm：
O O O O O ΔrGm （gΔf Gm h Δ G ） （ a Δ G d Δ G ） ,G f m ,H f m ,A f m ,D
O ΔrGm
B
O νBΔf Gm ,B
一．化合物的标准生成Gibbs能fGm
二．rGm的求算
1．由 fGm计算
2．由实验测定平衡常数计算：rGm – RTlnKa
3．电化学方法：将反应设计成可逆电池，测标准电动势E rGm– zFE 4．用赫斯定律求算
二．rGm的求算
4．用赫斯定律求算 例6 已知 (1) C(s)+O2(g)CO2(g) rGm(1)=–394.4 kJ rGm(2)=–257.2 kJ rGm(3)=？
r Gm r H m Tr Sm
Sm (CH3OH (l )) Sm (CH3OH ( g ))
r H m (298K ) B r Hm kJ / mol , B 90.135
标准吉布斯函数变
标准吉布斯函数变标准吉布斯函数是热力学中一个非常重要的概念，它描述了一个系统的熵与其他热力学量之间的关系。
在统计力学中，吉布斯函数是系统的平衡态的描述函数，它可以通过系统的微观状态来计算。
标准吉布斯函数的变化对于理解和描述系统的热力学性质具有重要意义。
首先，我们来看一下标准吉布斯函数的定义。
标准吉布斯函数G可以通过以下公式来描述：G = H TS。
其中，H表示系统的焓，T表示系统的温度，S表示系统的熵。
这个公式描述了在恒温恒压条件下系统的自由能。
标准吉布斯函数可以用来判断系统的稳定性，以及在不同条件下系统的热力学性质。
标准吉布斯函数的变化可以通过以下几种情况来进行讨论：1. 温度变化，当系统的温度发生变化时，标准吉布斯函数也会发生变化。
根据标准吉布斯函数的定义公式可以知道，当温度增加时，如果焓和熵的变化满足H>TΔS，那么标准吉布斯函数将会减小；反之，如果H<TΔS，标准吉布斯函数将会增加。
这说明了温度对系统平衡态的影响，以及温度变化对系统自由能的影响。
2. 压力变化，在恒温恒压条件下，系统的压力变化也会影响标准吉布斯函数的变化。
当系统的压力增加时，如果焓和熵的变化满足H>PΔV，那么标准吉布斯函数将会减小；反之，如果H<PΔV，标准吉布斯函数将会增加。
这说明了压力对系统平衡态的影响，以及压力变化对系统自由能的影响。
3. 化学势变化，在化学反应中，化学势的变化也会影响标准吉布斯函数的变化。
当系统发生化学反应时，如果反应前后的化学势变化满足ΔG=ΔH-TΔS，那么可以通过标准吉布斯函数的变化来判断反应的方向和平衡态。
这说明了化学势对系统平衡态的影响，以及化学反应对系统自由能的影响。
综上所述，标准吉布斯函数的变化受到温度、压力和化学势等因素的影响。
通过对标准吉布斯函数的变化进行分析，可以更好地理解和描述系统的热力学性质，以及预测系统的平衡态和反应方向。
因此，标准吉布斯函数的变化对于热力学和统计力学的研究具有重要意义，也为我们理解和掌握自然界中各种物质和能量转化过程提供了重要的理论基础。
3.2标准反应吉布斯能及化合物的标准生成吉布斯能
焓 rHm：放热有利于反应
熵 rSm：增大有利于反应
例 甲醇脱氢
92090 T估＝ 840K（567C） 109.644
（工业上应用600C）
例8：
已知298.15K时，CO(g)和CH3OH(g)的ΔfHmθ分别为-110.525和200.66kJ/mol，CO(g), H2(g),CH3OH(l)的Sm θ分别为197.67, 130.68和 127J/mol，又已知298.15K时甲醇的饱和蒸气压为16.59kPa，摩尔气 化热ΔvHmθ=38.0kJ/mol，蒸汽可视为理想气体。 利用以上数据求反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔrGmθ
例5 判断苯苯胺反应可能性
(1) 先硝化，再还原 C6H5(l) + HNO3(aq) = H2O(l) + C6H5NO2(l) rGm fGm 124.45 – 80.71 – 237.13 146.2 –134.67 kJmol-1 C H NO (l) + 3H (g) = 2H O(l) + C H NH (l) 6 5 2 2 2 6 5 2 fGm 146.2 0 –237.13 153.2 –467.26 反应可行
rGm=rHm–TrSm=52.109 kJ
第二节 反应的标准吉布斯能变 及化合物的标准生成吉布斯能
一．化合物的标准生成Gibbs能fGm
定义：标准压力（p=p）下，任何稳定单质的Gibbs能为0kJ/mol fGm：标准压力下，由稳定单质生成1mol化合物的Gibbs能变化
–45.94 反应可行
一．化合物的标准生成Gibbs能fGm
例：判断苯苯胺反应可能性
(1) 先硝化，再还原
标准反应吉布斯自由能的变化值.doc
第四章 化学平衡4.1 化学平衡的条件和反应的亲和势1.化学反应体系: 封闭的单相体系，不作非膨胀功，发生了一个化学反应，设为：D E F G d e f g ++⋅⋅⋅→++⋅⋅⋅各物质的变化量必须满足 B B0B ν=∑根据反应进度的定义，可以得到： B B d d n ξν=B B d d n νξ=2. 热力学基本方程B B B d d d d G S T V p n μ=-++∑等温、等压条件下，,B B B B B Bd d d T p G n μνμξ==∑∑（） B B (d d )n νξ= ,B B B() T p G νμξ∂=∂∑ (a) 当 1 mol ξ=时：r m ,B B BT p G νμ∆=∑（） (b)这两个公式适用条件：（1） 等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应；（2） 反应过程中，各物质的化学势保持不变。
公式（a ）表示有限体系中发生微小的变化；公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等于1 mol 的变化。
这时各物质的浓度基本不变，化学势也保持不变。
3. 化学反应的方向与限度 用,B r m ,B() , ()T p B T p G G νμξ∂∆∂∑ 或 判断都是等效的。
r m ,()0T p G ∆< 反应自发地向右进行r m ,()0T p G ∆> 反应自发地向左进行，不可能自发向右进行r m ,()0T p G ∆= 反应达到平衡 用,()T p G ξ∂∂判断，这相当于~G ξ图上曲线的斜率，因为是微小变化，反应进度处于0~1 mol 之间。
,()0T p G ξ∂<∂ 反应自发向右进行，趋向平衡 ,()0T p G ξ∂>∂ 反应自发向左进行，趋向平衡 ,()0T p G ξ∂=∂ 反应达到平衡4. 为什么化学反应通常不能进行到底？严格讲，反应物与产物处于同一体系的反应都是可逆的，不能进行到底。
只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。