Energia libera di Gibbs standard di reazione

Equilibrio chimico
Equilibrio dinamico
Costante di equilibrio
Costante di dissociazione
Equazione di van 't Hoff
Potenziale chimico
Principio di Le Châtelier
Effetto ione comune
Effetto sale
Solubilità
Costante di solubilità

L'Energia libera di Gibbs standard di reazione, indicata anche come Energia libera standard di reazione, è la variazione di energia libera che si ha in una reazione quando i reagenti nei loro stati standard sono totalmente trasformati nei prodotti anch'essi nei loro stati standard.[1]

ΔGr° = G°prodotti - G°reagenti

DerivazioneModifica

Gli stati standard di riferimento sono:

In genere si fa riferimento alla temperatura di 298 K,[2] anche se il ΔG° può essere calcolato a qualsiasi temperatura.

A temperatura e pressione costante, sempre riferendoci al sistema reazione, il calcolo può essere effettuato differenziando l’espressione di definizione dell'energia libera di Gibbs:

dGreazione = dHreazione - d(TS)reazione

In termini finiti e a temperatura e pressione costante l'equazione di Gibbs-Helmholtz diventa:

ΔGreazione = ΔHreazione - T ΔSreazione

A T posto a 298 K:

ΔG°reazione = ΔH°reazione - T° ΔS°reazione

Questa espressione permette di predire la direzione di un processo chimico quando lo stesso si trova nelle condizioni standard. Questo concetto viene definito spontaneità termodinamica. A ΔG°reazione < 0 la reazione sarà esoergonica e quindi favorita.[3]

Se la temperatura non è quella standard di 298 K, l'ultima espressione non è valida e può essere usata solo per stimare i valori di ΔGsistema purché la temperatura non si discosti troppo dal valore cui si riferiscono il ΔHsistema e ΔSsistema.

Per determinare l'energia libera standard di una reazione si può fare ricorso alle tabelle di energia libera molari standard di formazione. Quest'ultima grandezza è definita (analogamente all'entalpia standard di formazione) come la differenza di energia libera della reazione di formazione di una mole di composto.[3]

Esempi di calcoloModifica

È possibile risalire all'energia libera di Gibbs standard di reazione a partire dalla energia libera di Gibbs standard di formazione. Infatti per una generica reazione chimica:

 

dove ri sono i numeri stechiometrici[4] e Ri le sostanze chimiche in esame, l'energia libera di Gibbs standard di reazione è:

 

Per esempio, dai dati riportati sopra, si possono ottenere i valori di ΔGr° delle seguenti reazioni, condotte a 298 K:

  • CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
ΔGr° = (–394.36 + 2×(–237.13)) – (–50.72 + 2×0) = –817.9 kJ/mol
  • CH4(g) + NH3(g) → HCN(g) + 3H2(g)
ΔGr° = (124.7 + 3×0) – (–50.72 +(–16.45)) = +187.42 kJ/mol
  • N2H4(g) + 2N2O(g) → 2H2O(l) + 3N2(g)
ΔGr° = (2×(–237.13) + 3×0) – (149.43 + 2×(104.20)) = –832.09 kJ/mol

NoteModifica

  1. ^ appunti di termochimica (PPT), su di.univr.it.
  2. ^ L'energia libera potenziale chimico equilibrio (PPT), su uniroma2.it. URL consultato il 7 maggio 2017 (archiviato dall'url originale il 17 maggio 2017).
  3. ^ a b Note di termodinamica CHIMICA 4, su ww2.unime.it (archiviato dall'url originale il 5 maggio 2017).
  4. ^ i numeri stechiometrici sono i coefficienti stechiometrici della reazione a cui, per definizione, è aggiunto il segno positivo per i prodotti e negativo per i reagenti.

Voci correlateModifica