Энергия Гиббса химических реакций

Уточним, чтó следует понимать под энергией Гиббса хи­мической реакции (так для краткости называют изменение энергии Гиббса в реакции, ).

1. а) Возьмем следующую обратимую реакцию (обратимую в химическом, а не в термодинамическом смысле):

Представим, что молярные концентрации всех участников (и реагентов, и про­дуктов) — произвольны и постоянны;их обозначим через

б) Но если дать реакции придти в равновесие, то концентрации изменились бы до равновесных значений, которые обозначим через [A],…[D] ([X]) ..

Таким образом, если , то участник обладает некоторой энергией, которая равна энергии перехода молей этого вещества от существующей концентрации к равновесной:

2. а) Рассматриваемую реакцию можно разбить на три стадии:

б) Используя (4.30), нетрудно записать энергию Гиббса каждой стадии:

в) Суммируя, получаем изменение энергии Гиббса в исходной реакции:

Перегруппировка логарифмов позволяет объединить в одном слагаемом равновесные, а в другом — действительные концентрации веществ:

откуда следует, что в первом слагаемом оказывается константа равновесияреакции — К_р, а во втором слагаемом — т.н. произведение концентрацийП_с.

а) Во-первых, стало очевидно, чтó же понимают под величиной ΔG_рц. Действительно, в результирующем уравнении реакции, следующем из представления (4.31), сохраняются исходные концентрации участников. Таким образом, ΔG_рц (для прямой реакции) — это изменение энергии Гиббса в результате превращения стехиометрических количеств реагентов в стехиометрические количества продуктов при сохранении всех концентраций на исходном уровне(c_A, cв, сс и сD).

б) Во-вторых, видно, что величина ΔG_рц зависит от концентраций участников, и уравнение изотермы определяет конкретный вид этой зависи­мости.