Пример 5.
Расчет стандартной энтропии реакции по стандартным значениям энтропии реагентов и продуктов.
Вычислите стандартную энтропию реакции:
С2Н2(г) + 2Н2(г) С2Н6 (г)
Решение. Вычислим rS по формуле
rS = iS (продуктов) - jS (исх. в-в).
Подставляя в выражение значения стандартных энтропий веществ и учитывая стехиометрические коэффициенты, вычислим стандартную энтропию реакции:
Sr = S (С2Н6) – (S (С2Н2) + 2S (Н2)) = 229 – (201 + 2 131) = -234 Дж/мольК
Ответ: -234 Дж/(мольК)
Пример 6.
Расчет стандартной энергии Гиббса реакции по стандартным значениям энергии Гиббса образования реагентов и продуктов.
Вычислите стандартную энергию Гиббса реакции фотосинтеза:
6СО2(г) + 6Н2О(ж) С6Н12О6(aq) + 6О2(г)
Решение. Выпишем табличные значения fG веществ в кДж/моль:
fG (СО2) = -394,4 кДж/моль; fG (Н2О) = -237 кДж/моль;
fG (С6Н12О6) = - 917кДж/моль; fG (О2) = 0.
rG реакции вычислим по формуле rG = ifG(продуктов) - jfG(исх.в-в).
Подставляя в выражение значения стандартных энергии Гиббса образования веществ и учитывая стехиометрические коэффициенты, вычислим стандартную энергию Гиббса реакции фотосинтеза:
G r= (fG(С6Н12О6) + 6fG(О2)) – 6(fG(СО2) + fG(Н2О)) =
= -917 -6(-394,4 – 237) = 2871кДж/моль.
Ответ: 2871 кДж/моль.
Пример 7.
Расчет стандартной энергии Гиббса реакции по величинам стандартной энтальпии и стандартной энтропии реакции.
Анализ энтропийного и энтальпийного факторов.
Вычислите стандартную энергию Гиббса реакции денатурации трипсина при 50С; rН = 283 кДж/моль,rS = 288 Дж/(мольК). Оцените вклад энтальпийного и энтропийного факторов.
Решение. Воспользуемся объединенным выражением для первого и второго начала термодинамики:
G = Н - ТS, по которому изменение энергии Гиббса G определяется двумя слагаемыми:
Н (энтальпийным фактором) и ТS(энтропийным фактором).
rG = 283 кДж/моль – 323К 0,288кДж/(моль К) = 190 кДж/моль.
При соотношении Н > TS контролирующим оказывается энтальпийный фактор.
Ответ: 190 кДж/моль.
Пример 8.
Расчет температуры равновероятного протекания прямого и обратного процесса.
Вычислите температуру, при которой равновероятны оба направления процесса:
СО2(г) + С(тв) 2СО(г), rН = +173 кДж/моль; rS= +176 Дж/(мольК).
Решение. Оба направления процесса равновероятны при условии, что rG становится равным нулю. Согласно выражению искомую величину рассчитаем :
rН 173 кДж/ моль
Т = = 983 К
rS 0,176 кДж/(моль К)
Ответ: Т = 983 К.
Пример 9.
Расчет константы равновесия по стандартной энергии Гиббса реакции, выяснение практической обратимости реакции в стандартном состоянии.
Рассчитайте константу химического равновесия реакции гидролиза глицил-глицина при 310 К, если rG = -15,08 кДж/моль. Обратима ли данная реакция?
Решение. Константу химического равновесия находим по формуле:
ln K = -rG/RT или К = еrGо/RT; К = е-(-15080 Дж/моль)/ 8,31 Дж/(моль К) 310 К К = 5,85
Ответ: К = 5,85. Реакция является обратимой, т.к. 10-5 < 5,85 < 105