Studiehandledning Studieenhet 5 Gibbs fria energi

Skriv ut

Ett ämnes energiinnehåll kallas entalpi och betecknas med bokstaven H. Energiinnehållet består av många saker såsom atomernas svängningar fram och åter kring sina jämviktslägen, deras rotation kring sin egen axel, kemiska bindningen inom och mellan partiklarna, elektronenergier mm. Summan av alla dessa storheter går inte att bestämma, men däremot kan man bestämma ändringen i energiinnehåll då ett ämne förändras. Denna förändring kan vara att ämnet reagerar med ett annat ämne och bildar nya produkter eller byter aggregationstillstånd. Vid en sådan förändring avges eller upptas energi. De nya produkterna har ett annat energiinnehåll än utgångsämnena. Denna energiskillnad betecknas med ΔH och definieras som produkternas entalpi (värmeinnehåll) - utgångsämnenas entalpi. Om denna differens är mindre än 0 innebär det att de nya produkterna har lägre energiinnehåll än utgångsämnena.

Naturen strävar efter att sänka sitt energiinnehåll dvs reaktioner där ΔH är negativt kan förväntas ske spontant.

En annan faktor som man också måste ta hänsyn till då man skall bedöma om en reaktion sker spontant eller ej är den så kallade entropin. Entropi är ett mått på ett systems oordning. Ett oordnat system är stabilare än ett ordnat. Ta som exempel och jämför med ett skrivbord, det krävs en del arbete (energi) för att hålla ordning och reda på skrivbordet.

Det finns således två faktoren som bestämmer om ett förlopp sker spontant eller inte. Dels strävar naturen efter lägre energiinnehåll och dels efter större oordning. Detta sammanfattas i storheten ΔG som kallas Gibbs fria energi och kan beräknas med formeln:

ΔG = ΔH - T·ΔS

där T = absoluta temperaturen och ΔS = entropiändringen

Om ΔG < 0 sker reaktionen spontant.

Uppgift
Uppgiften är att med hjälp av programmet Chemland bestämma för några reaktioner för vilket temperaturintervall dessa är spontana.

Du kan läsa mer och ladda ner Chemland från denna länk.

Starta Chemland. I huvudmenyn väljer du Thermodynamics och därefter Gibb´s Law of Thermodynamics. Vidare instruktioner finner du i menyn, Tools, Instructions.

2004 Nationellt centrum för flexibelt lärande