Năng lượng tự do: Một giả thuyết nhưng là công cụ tiện lợi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (115.63 KB, 9 trang )
Năng lượng tự do: Một giả thuyết nhưng là công cụ
tiện lợi
Một câu hỏi quan trọng đối với nhà hoá học, đặc biệt
đối với
nhà hoá sinh học là: Phản ứng sẽ xảy ra theo hướng
từ phải sang
trái? Gibbs, một trong những người xây dựng nên
nhiệt động học
nhận thấy câu trả lời cho câu hỏi này nằm trong sự so
sánh thay đổi
enthalpy và thay đổi entropy ở một nhiệt độ nào đó,
năng lượng tự
do Gibbs được định nghĩa như sau:
G = H - TS (1.9)
Cho bất kỳ quá trình A B ở nhiệt độ và áp suất
không đổi.
Sự thay đổi năng lượng tự do được tính:
G = H - T S (1.10)
Nếu G gần = 0 quá trình ở cân bằng, không đi theo
hướng
thuận hoặc ngược lại khi G = 0
S = H/T và thay đổi enthalpy và entropy là cân
bằng chính
xác. Bất kỳ quá trình với G khác 0 thực hiện tự
động đến trạng
thái cuối cùng có năng lượng tự do thấp. Nếu G âm
thì quá trình
xảy ra theo hướng từ trái sang phải.
Nếu G 0 phản ứng xảy ra theo hướng ngược lại
(ký hiệu và
giá trị của G cho phép xác định quá trình sẽ xảy ra
nhanh như thế
nào). Nếu quá trình có G âm thì quá trình tự xảy ra,
nếu G dương
thì quá trình không tự xảy ra (hay tự xảy ra theo
chiều nghịch).
Thay đổi năng lượng tự do tiêu chuẩn
Thay đổi năng lượng tự do G cho bất kỳ phản ứng
nào phụ
thuộc vào chất tham gia phản ứng và sản phẩm phản
ứng và cũng bị
ảnh hưởng bởi điều kiện phản ứng kể cả nhịêt độ, áp
suất và pH và
nồng độ của chất phản ứng và sản phẩm.
Nếu thay đổi năng lượng tự do cho một phản ứng là
nhạy cảm
với điều kiện hoà tan, điều gì đặc biệt có ý nghĩa cho
sự thay đổi
năng lượng tự do ở trạng thái tiêu chuẩn. Để trả lời
cho câu hỏi này
xem xét một phản ứng giữa hai chất A và B để tạo
nên sản phẩm C
và D
A + B C + D (1.11)
Thay đổi năng lượng tự do cho nồng độ không ở
trạng thái tiêu
chuẩn là
8
G = G0 + RT ln [A] [B]
[C] [D]
(1.12)
[A] [B]
[C] [D]
= Keq
Ở trạng thái cân bằng G = 0
Chúng ta có
G0 = - RT ln Keq (1.13)
hoặc logarit cơ số 10
G0 = - 2,3 RT/ log 10 Keq (1.14)
Nó được biến đổi Keq =10 -G/2,3 RT (1.15)
Trong bất cứ dạng nào mối liên hệ cho phép xác định
thay đổi
năng lượng tự do tiêu chuẩn cho bất kỳ quá trình nào
nếu hằng số
cân bằng được biết.
ứng trong dung dịch là một hàm của sự thay đổi năng
lượng tự
do tiêu chuẩn cho quá trình, nghĩa là G0 là cách
viết khác của hằng
