Возможная направленность химического процесса

Знак изменения функции			Направление самопроизвольного протекания реакции
ΔН	ΔS	ΔG
–	+	–	Реакция протекает в прямом направлении при любых температурах. Она необратима
+	–	+	В прямом направлении реакция невозможна ни при какой температуре. Она необратима. Может протекать только в обратном направлении.
–	–	±	Реакция обратима. В прямом направлении реакция возможна при низких температурах.
+	+	±	Реакция обратима. В прямом направлении реакция возможна при высоких температурах.

При условии +ΔН и +ΔS реакция в прямом направлении возможна при высоких температурах. Для определения температуры реакции находим сначала температуру равновесия, а мы знаем, что условие равновесия ΔG=0. Тогда ΔН–ТΔS=0. Отсюда Т_рав.= ΔН/ΔS.

Температура, при которой возможна реакция, чуть больше температуры равновесия. Т_{реакции}>T_рав.

Подобно стандартной энтальпии образования вещества ΔH⁰_обр. в таблицах имеются значения стандартных энергий Гиббса образования веществ при стандартной температуре ΔG⁰_обр.298, причем, ΔG⁰₂₉₈ образования простых веществ, аналогично ΔН⁰₂₉₈ образованию простых веществ, равна нулю.

Зная стандартные энергии Гиббса образования отдельных веществ, можно по известному правилу (следствие из закона Гесса) рассчитывать энергии Гиббса конкретной реакции.

ΔG⁰_х.р.=ΣΔG⁰_{обр.(кон.прод.)}–ΣΔG⁰_{обр.(исх.в-в)}

Значения стандартных термодинамических функций образования веществ несут определенную информацию об этих соединениях. По величине стандартной энтальпии образования вещества (ΔН⁰_обр.), ее знаку можно судить о прочности соединения. Так как ΔН⁰_обр. характеризует энергию, которая выделяется (поглощается) в результате образования вещества из элементов, то, соответственно, для разрушения вещества на составные части (атомы) требуется такое же количество энергии, но взятой с противоположным знаком (следствие из закона Гесса). Большинство нейтральных (молекулярных) соединений имеют знак минус у энтальпий образования. Это значит, что они являются экзотермическими, обладающие меньшим запасом энергии, чем элементарные вещества, из которых они получены. И чем более отрицательная величина, тем больше требуется энергии для разрушения молекулы на элементарные атомы. Эндотермическими являются некоторые группы соединений (гидриды, оксиды, нитриды, карбиды, металлы в газообразном состоянии, газообразные атомы неметаллов и небольшое число ионов в растворах). Для них ΔН⁰_обр имеет положительное значение. Это значит, что такие соединение, атомы, ионы получены с затратой энергии. Следовательно, такое состояние вещества является неустойчивым. Стандартная энтропия образования вещества S⁰_обр – всегда положительная величина и чем больше ее численное значение, тем менее упорядочено вещество. По величине стандартной энтропии образования мы можем судить об агрегатном состоянии того или иного соединения, о наиболее устойчивой модификации одного и того же вещества, о разветвлении структуры молекулы и ряде других структурных особенностей химических соединений.

Остановимся на стандартной энергии Гиббса образования вещества ΔG⁰_обр. Мы знаем, что ΔG является мерой протекания химического процесса. Стандартная энергия Гиббса образования вещества тоже является энергией процесса, но процесса образования моля вещества из отдельных элементарных атомов, находящихся в наиболее устойчивом состоянии. В связи с этим очевидно, что чем отрицательнее значение ΔG⁰_обр, тем устойчивее соединение. И, наоборот, чем более положительное значение ΔG⁰_обр, тем менее устойчивое вещество.

Химическая инертность ряда соединений обусловлена большим отрицательным значением ΔG⁰_обр. Например, = –1572,5 кДж/моль. = –1103,6 кДж/моль. Поэтому SiF₄ и SF₆ достаточно инертные вещества.

Для соединения Cl₃N значение ΔG⁰_обр величина положительная, = 293 кДж/моль. Это вещество неустойчиво, оно взрывоопасно.