Gibb's Free Energy

熵雖然是一個預測反應方向很好的指標,但是它是在獨立系統中進行的,而自然界中經常有外力參與,雖然物質沒有進出,但平衡的位置卻受到影響,正如圖1 所示。

 

 

 

1. 外力對系統的影響

對一般反應來說,最常見的外力就是大氣壓,把這因素加入,我們可把熵轉化為另一狀態函數─自由能─適用於密閉系1,如式(1)

G = H - TS (1)

若用相對值表示,則G 又可用反應的定壓反應熱變化(△H與反應時亂度變化(△S綜合在一起表示

(2)

能夠模仿一般反應發生的環境,是我們邁向自然的一大成就。若分析式(1) 的物理意義,就是大家在高中學的「趨向低能量,大亂度」,由自由能觀念,我們可解釋純物質的一些物理平衡,如熔化、沸騰等現象,我們導出了有名的 Clapeyron 方程式,可找出溫度對蒸氣壓的影響,或壓力對熔點之影響(圖2),這也是大家學熱力學的一個主要部份,但這似乎與化學反應無關,我們到底要怎樣才能解決化學的問題呢﹖這就必須考慮組成改變時所產生的自由能變化。

 

 

 

2. 某物的相圖(想想圖中臨界點的意義)

平衡常數與反應自由能之間的關係

一個反應的平衡常數與這個反應前後的自由能變化有一個指數關係,一般可用下列兩種不同的方式表示:

(3)

(4)

其中G0 代表在標準狀態下的自由能變化,而G 則是給定條件下的自由能變化。K 是平衡常數,R 是理想氣體常數,T 是絕對溫度。

[ 逸壓與活性 | 化學勢 ]


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Last updated on 02/29/04