Самодовільне протікання хімічної реакції. Розрахунок зміни енергії гіббса в хімічних реакціях.

Протікання будь-якої хімічної реакції в ізобарно-ізотермічної умовах визначається двома факторами. Перший фактор – ентальпійний ( ) – визначає зміна енергії системи. Другий фактор – ентропійний ( ) – визначає зміна невпорядкованості системи. Таким чином, протіканню хімічної реакції сприяє зменшення енергії системи й перехід її в більше неупорядкований стан.

Енергія Гіббса пов'язана з ентальпією і ентропією: . У будь-якій закритій системі при постійному тиску й температурі можливий такий мимовільний процес, що веде до зменшення енергії Гіббса. Отже, умовою принципової можливості протікання хімічної реакції є нерівність: . У випадку, коли , мимовільне протікання реакції неможливо. Якщо , система перебуває в стані хімічної рівноваги.

Внески ентропійного й ентальпійного факторів значно залежить від температури. При

и.

Домінуючим є ентальпійний фактор, тому при низьких температурах, як правило, протікають мимовільно екзотермічні реакції.

При

и.

Домінуючим є ентропійним фактор, тому при високих температурах , як правило, мимовільно протікають реакції, що ведуть до збільшення ентропії.

Таким чином, при аналізі можливості мимовільного протікання хімічної реакції необхідний одночасний облік ентальпійного й ентропійного факторів.

Зміна енергії Гіббса в ході хімічної реакції можна розрахувати як різниця між сумою стандартних енергій Гіббса утворення продуктів реакції й сумою стандартних енергій Гіббса утворення вихідних речовин:

, (45)

де ν - стехіометричні коефіцієнти, з якими вихідні речовини й продукти реакції входять у термохімічне рівняння реакції.

Стандартна енергії Гіббса утворення простих речовин, що перебувають у найбільш стійкому в стандартних умовах фазовому стані, дорівнює нулю.

Таблиця 1. Оцінка можливості протікання хімічної реакції.

Знак зміни функції.			Можливість протікання хімічної реакції.	Приклад хімічної реакції.
			Можливість протікання хімічної реакції.	Приклад хімічної реакції.
– <0	+ >0	– <0	Реакція можлива в будь-якому інтервалі температур.
+ <0	– <0	+ >0	Реакція неможлива в будь-якому інтервалі температур.
– <0	– <0	>0 <0	Реакція можлива лише при низьких температурах, коли .
+ >0	+ >0	>0 <0	Реакція можлива лише при високих температурах, коли .