Расчет изменения энергии Гиббса в химических реакциях.

Протекание любой химической реакции в изобарно-изотермической условиях определяется двумя факторами. Первый фактор – энтальпийный () – определяет изменение энергии системы. Второй фактор – энтропийный () – определяет изменение неупорядоченности системы. Таким образом, протеканию химической реакции способствует уменьшение энергии системы и переход ее в более неупорядоченное состояние.

Энергия Гиббса связана с энтальпией и энтропией: . В любой закрытой системе при постоянном давлении и температуре возможен такой самопроизвольный процесс, который ведет к уменьшению энергии Гиббса. Следовательно, условием принципиальной возможности протекания химической реакции является неравенство: . В случае, когда , самопроизвольное протекание реакции невозможно. Если , система находится в состоянии химического равновесия.

Вклады энтропийного и энтальпийного факторов значительно зависит от температуры. При и .

Доминирующим становиться энтальпийный фактор, поэтому при низких температурах, как правило, протекают самопроизвольно экзотермические реакции.

При

и .

Доминирующим становится энтропийный фактор, поэтому при высоких температурах, как правило, самопроизвольно протекают реакции, ведущие к увеличению энтропии.

Таким образом, при анализе возможности самопроизвольного протекания химической реакции необходим одновременный учет энтальпийного и энтропийного факторов.

Изменение энергии Гиббса в ходе химической реакции можно рассчитать как разность между суммой стандартных энергий Гиббса образования продуктов реакции и суммой стандартных энергий Гиббса образования исходных веществ:

, (2.45)

где ν – стехиометрические коэффициенты, с которыми исходные вещества и продукты реакции входят в термохимическое уравнение реакции.

Следует помнить, что стандартная энергия Гиббса образования простых веществ, находящихся в наиболее устойчивом в стандартных условиях фазовом состоянии, равна нулю.

Таблица 1. Оценка возможности протекания химической реакции.

Знак изменения функции.	Возможность протекания химической реакции.	Пример химической реакции.
– < 0	+ > 0	– < 0	Реакция возможна в любом интервале температур.
+ < 0	– < 0	+ > 0	Реакция невозможна в любом интервале температур.
– < 0	– < 0	> 0 < 0	Реакция возможна лишь при низких температурах, когда .
+ > 0	+ > 0	> 0 < 0	Реакция возможна лишь при высоких температурах, когда .