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Relación entre la energía libre y la constante de equilibrio

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Hola a todos. Hoy iniciaremos nuestra conferencia 11. Y continuaremos nuestra discusión sobre la relación entre la energía libre y la constante de equilibrio. Esta constante de equilibrio depende de si estamos tomando la fracción molar como nuestra concentración de la especie o actividad, por lo tanto tiene su nombre K a cuando hablamos cuando tomamos concentración de cuidado, actividad de la especie en una reacción química particular o K x cuando tomamos la fracción molar para ser la concentración de nuestra especie en el sistema. Así, podemos tener una connotación diferente para esta constante de equilibrio. Y esta constante de equilibrio está surgiendo porque ah sea cual sea el proceso que estamos considerando para la corrosión; eso significa, una reacción redox esto es también una reacción química, aunque esto es lo que tiene la electroquímica asociada, pero también es la reacción química. Ahora, como hablamos en nuestra última lecturaque delta G para una reacción particular ah a A más b B igual a c C más d D esto todos esos son número de lunares asociados con diferentes especies. Y en realidad si tomamos la reacción va hacia esto, entonces podemos escribir en esta forma c potencial químico de c más d potencial químico de D menos un potencial químico de A menos b potencial químico de B porque es producto potencial químico de producto menos potencial químico de, o diría la suma de potencial químico de producto menos suma de potencia química de reactancia de reactancia. Por lo tanto, eso es lo que hemos puesto aquí. Ahora, de nuestra discusión también hemos visto el concepto de potencial químico. El potencial químico no es nada, pero el cambio de la energía libre del sistema o de un sistema significa una fase en particular cuando tenemos una pequeña cantidad que es un lunar de un componente en particular que se añade o saca una fase en particular. Esto es básicamente la tasa de cambio de la energía libre del sistema. Y eso se escribe como potencial químico igual a letus decir que considero el componente de ith en ese sistema particular i 0 plus RT ln a de i. Aquí estoy tomando actividad ya que estamos considerando el sistema condensado y no estamos asumiendo que sea una solución diluida o algo. Así que, una vez que tengamos esto y ahora tenemos que entender esta parte. Esto no es nada, pero el potencial químico estándar de esa fase particular y esto indica el potencial químico del componente puro en una atmósfera de presión y 298 Kelvin. Este es un valor estándar y cuando hablamos de potencial químico de inmediato señala que un i es igual a 1 y si ponemos un i a ser 1 entonces por supuesto, mu 1, mu i equalto mu i 0. Por lo tanto, este es el potencial químico estándar de ese componente en particular. Ahora, podemos romper esto y luego escribir en consecuencia delta G, que es el cambio de energía libre del sistema para esta reacción en particular, y ya que estamos considerando en términos de potencial químico y al mismo tiempo el potencial químico no es nada, pero delta G delta n i constantpresión constante de temperatura y todos los componentes se mantienen fijos excepto el i-ésimo componente.Así, eso es lo que diría que excepto el componente de ith. Por lo tanto, este es el concepto. Por lo tanto, tatis lo que esto también es P T porque estamos fijando la presión y la temperatura. Ahora, este potencial químico de i 0 más d potencial químico lo siento c, esto es d, 0 minusa potencial químico de A menos b potencial químico de B, con su valor estándar esta es la parte. Ver por ejemplo, si escribimos este mu C interms de potencial estándar, potencial químico de c que sería por ejemplo, mu C woulbe it is a nothing, but mu c 0 plus RT ln a c. Por lo tanto, hemos roto todos los potenciales químicos en sus respectivas normas y la otra parte que contiene la actividad. Y entonces el resto de la parte sería más RT ln a c c porque cuando me amponga c entonces se convertiría en c potencial químico c así que se convertirá en esto, así que entonces dejar que mewrite en consecuencia RT ln a d D, menos RT ln a A a la potencia a más RT ln a B a la powerb. El siguiente paso que podemos escribir, puedo escribir la entidad a todo este término como delta G 0 y luego más RT ln a C c, a D a la potencia d, a Ato la potencia a, a B a la potencia b. Entonces, esta es mi relación donde delta G 0 igual a cmu c 0 más d mu D 0 menos un mu A 0. Ahora, la pregunta es cuando escribo esta equiparación en particular no sé el sistema si el sistema ha alcanzado el equilibrio o no. Ahora, cuando se alcanza el equilibrio entonces según nuestra termodinámica clásica esto va a 0 o tiene otra Rayleighconnotación; eso significa, G va al mínimo. Por ejemplo, digamos que tengo coordinación de reacción y G. Así que, si intento ver este gráfico una representación esquemática en este punto veo que deltaG, delta si considero que este eje para ser T sería igual a 0. Por lo tanto, esta es la pendiente wichis 0. Pero al mismo tiempo se ve la variación de G con la temperatura este punto es mínimo2. Entonces, este es el equilibrio. Entonces, entonces de esto puedo escribir delta G 0 igual a RT minúsmenos se convierte en la relación que obtenemos esta relación en caso de equilibrio. Ahora, si escribimos la misma ecuación una vez againthis término podemos calificarla como Q que no es más que el cociente de reacción reaccionante. Ahora, cuando delta G P T igual a 0 entonces este término se convierte en Q se convierte en K whichis la constante de equilibrio de la reacción, por lo que delta G 0 igual a menos RT ln K que es la constante de equilibrio. Ahora, aquí estamos hablando del estado estándar. Antes de ir a la siguiente etapa vamos a dejar que discutamos poco sobre el standardstate recordar que el estado estándar no es otra cosa que el estado de referencia es una referencia nada, pero es una referencia. Ahora bien, ¿qué quiere decir con una referencia que tengamos un ejemplo de crudo? Por lo tanto, si intento medir la altura de este pilar o longitud de este pilar. Por lo tanto, si se nos permite decir 6 pies, cada vez que estoy hablando de 6 pies la longitud de este pillarI siempre trata de medir desde un determinado punto de referencia; eso significa, tenemos que tomar algo como 0. Por lo tanto, esto nos permite decir 0 punto, que es el punto de referencia del punto de referencia. Ahora, si cambiamos el punto de referencia habría algún cambio en mi longitud real de este pilar en particular. Ahora, digamos que tomo el punto de referencia para ser menos 1. Por lo tanto, esto menos 1 pies que va hacia abajo es mi nuevo 0, nueva referencia. Por lo tanto, esto se convierte en punto mi0. Por lo tanto, la altura se vuelve 7 pies. Pero, ¿es esa longitud real de este particular object7 pies? No, es de 6 pies, pero incluso si tomamos esta nueva referencia a ser 0 punto todavía wecan obtener la altura real de este pilar en particular, porque cuando intento encontrar el actuallength de este pilar lo que haré, sólo voy a hacer 7 menos 1. Así que, 6 pies, por lo que esta ismi longitud real. Por lo tanto, si tomo mi estado de referencia para ser este o este no importa la diferencia siempre sería el mismo, porque si intento averiguar la diferencia entre la diferencia de ah ah de esta longitud en particular de este pilar en particular sería al lado. Lo mismo sucede aquí cuando hablo de G que es una función de estado si tomo un punto en particular para ser 0 o diferente otro punto para ser 0 finalmente, no podemos medir el valor absoluto de G. Siempre medimos el delta G que es la diferencia. Así que, una vez que getesta diferencia si tomo algo para ser 0 u otra mi otra parte para ser 0 no importa que me dará el mismo valor. Ahora, veamos ah ah también podemos tener notación someconnotation con referencia a la termodinámica clásica. Ahora, hemos visto esta relación en particular. Esta es una relación muy popular en la termodinámica, y allí si hago este tratamiento en particular a una temperatura constante si T igual a constante entonces hago la integración. Así, se convierte en G 2, P igual a P 2 temperatura menos G 1 P igual a P 1 temperatura igual a y V si tomamos gas ideal entonces V sería igual a RT P porque P V igual a RT para un lunar de gas. Por lo tanto, se convierte en RT ln P 2 menos RT ln P 1. Así que, este término, por lo que esto sería ir a 0 becauseT es una constante. Por lo tanto, entonces tenemos que averiguar estas diferencias. Ahora, cuando intento averiguar esta diferencia, necesito saber P 1, así como P 2 y a continuación podremos averiguar. Ahora, la pregunta es si usted puede simplificar esto. Por lo tanto, si hacemos itG 2 P igual a P temperatura y G 1 P igual a 1 atmósfera y T entonces será becomRT ln P. Así, este P 1 igual a 1, por lo que esto también iría a 0 este término. Así que, esta particularity que escribimos en el término de escribimos como G 0 plus RT ln P. Ahora, este G 0 es basicallyla energía libre de un gas puro cuando la presión es un ambiente cuando la presión es un ambiente, y luego a cualquier temperatura cualquier temperatura podría ser anything.Así, ahora siempre que tenemos la P igual a 1 atmósfera lo tomamos como un superíndice 0 isput que es el valor estándar este es el estándar, o esto se llama referencia. Por lo tanto, el estándar no es más que la referencia. Ahora, depende de ti lo que quieras tomar como estándar. Ahora, esto tiene una ventaja, ventaja una vez que usted toma P igual a 1 atmósfera a cualquier otra temperatura cualquier temperatura por lo que usted quisiera poner esto como estándar. Entonces, entonces usted no tiene que tratar con un incontenible. Por lo tanto, sólo una presión la presión final es importante para usted la otra presión no tiene que preocuparse porque ya se fija esa presión en particular. Ahora, preguntas que también puedes tomar P a P 1 para ser 2 atmósfera, si quieres hacer que todavía vas a ver la diferencia se volvería decir ah si consideras P, P 1 a ser 3 atmósfera no problema.Así que, depende de ti, pero la convención es como por la convención todo el mundo sigue la presión se considera que es una atmósfera. Por lo tanto, eso es lo que se llama estándar. Por lo tanto, la presión es la temperatura importante. Puedo tener valor estándar en ah 273 Kelvin, 273 Kelvin, tengo valor estándar a 100 Kelvin, puedo tener valor estándar a 1000 Kelvin.Eso es lo que en libro de texto ves que a veces este G 0 se pone como esta connotación peopledo en los libros de texto G 0, 1000 Kelvin igual a algún valor, ok. Esto significa que el valor de la presión igual a 1 atmósfera en una atmósfera libre de energía de esa particularifase a 1000 Kelvin es tanto. Por lo tanto, esa es la forma en que uno tiene que leer por ejemplo, entalpía, entalpy también tiene un valor estándar. Por ejemplo, en caso de entalpía dejamos ussay aluminio en caso de aluminio si tomamos una presión de la atmósfera y ese caso el loide es la forma estable a 298 Kelvin o 25 grados Celsius forma estable. Por lo tanto, en la forma estable de thattemperature de aluminio es sólido. Y luego H aluminio se considera como 0.Por ejemplo, hierro H 0 hierro igual a 0 cuando consideramos 298 Kelvin y 1 atmósfera de presión. Por lo tanto, estos ya son algunos fijar algún valor que nosotros, que generalmente asignamos a ahel valor de entalpía. Por lo tanto, hasta que no asignemos este valor a algún valor en particular, este particular entusiasmo a una presión de la atmósfera no podemos calcular el cambio en la entalpía. Por ejemplo, un sistema gaseoso, en el sistema gaseoso por ejemplo, oxígeno, si es un oxígeno puro a 25 grados Celsius la forma estable es forma gaseosa. Así que, ese caso la entalpía de oxígeno puro a 298 Kelvin una presión atmosférica sería 0.Entonces, esa es la convención. Ahora, en el caso de la electroquímica también hemos celebrado la convención. La convención es potencial químico o el valor estándar de la energía libre de hidrógeno se toma como 0, 1 presión de la atmósfera y 25 grados centígrados. Por lo tanto, este valor de referencia de isa no sabemos si realmente este valor ah el potencial químico iónico de hidrógeno es 0 a 25 grados centígrados, 1 presión de la atmósfera, pero ya asignamos este valor ok y esta asignación nos ayuda a encontrar el cambio en la entalpía o el cambio en la energía libre o el cambio en la entropía. Por lo tanto, se trata del estado estándar que no es nada, pero el estado de referencia lo recuerda. Y la presión es muy importante que podemos avestandard en cualquier otra temperatura. Incluso la temperatura que podemos cambiar, pero esa parte, que la discusión no es parte de esta discusión actual sólo pensamos que nosotros cargamos con brocha para arriba este conocimiento particular del estado estándar. Ahora, volviendo a este regreso a esta cantidad desde que hemos tomado delta G 0 igual a menos RT ln K, la relación constante de equilibrio entre la constante de equilibrio y el cambio de energía libre condición estándar Ahora, también vimos otra relación delta G0 igual a menos n P E. Ahora, este delta G es que no hemos especificado si es un estado estándar o no. Ahora, si usted recuerda cuando hablamos de este cobre de células en particular, y esto es básicamente mi puente de solución esto es el cobre y aquí usted tiene sulfato de cobre y aquí tiene sulfato de zinc y esto es zinc. Así que, ese tiempo vimos que si la actividad de zinc plusplus igual a la actividad de cobre más más igual a 1 entonces vimos el potencial celular se convierte en 1.1 Volt a 1 presión de atmósfera y 25 degree Celsius.Ahora, esto también vemos que también es valor estándar, este es valor estándar. Ahora bien, si esta temperatura no se va a convertir en esta temperatura también será un valor estándar, pero a una temperatura diferente, pero la presión es una atmósfera. Por lo tanto, este valor estándar que podemos tener por separado, para este valor estándar de celda en particular es más 3 4 Volt coperlado de zinc lado es igual a 0.76 Volt menos. Por lo tanto, eso es lo que tenemos E igual a E 0 copermenos E 0 zinc es igual a 1.1 Volt. Hemos visto esto. Ahora, hay otra condición ya que la actividad es 1, así que usted verá más adelante que por qué esta parte de la actividad es importante, cuando la actividad va a 0 esto se convertirá en esto sólo entonces esto se convierte en esto de lo contrario será un valor diferente. Ahora, puesto que estamos en condiciones estándar, también podemos escribir esto. Así que, ahora, puedo tener un triángulo donde canput delta G 0 a un lado, G en un extremo y E en un extremo, E 0 en un extremo. Por lo tanto, estamos hablando de condiciones estándar. Ahora, veamos la relación delta G 0 igual a menos n FE 0, aquí delta G 0 igual a menos RT ln K. Y de este lado podemos tener n F E 0 equalto RT ln K. Así que, ahora, tenemos la relación entre thesetwo, relación entre estos dos, y la relación entre estos dos. Y este triángulo nos wuldenable para entender a qué ph o a qué potencial en medio acuoso conseguiría corrosión o yo conseguiría protección o conseguiría que hay un término particular primera vez que usted escucha que se llama pasividad vamos a conseguir regional.Así, este triángulo será capaz de hacernos saber dónde está la zona de corrosión, donde es la zona inmune, y tercero es donde está la zona pasiva para una situación cuando el metal se expone a medio acuoso de pH diferente. Por lo tanto, de esto seríamos muy claro que tenemos una relación entre el cambio de energía libre con el cambio potencial o el potencial celular, así como la constante de equilibrio de la reacción que está teniendo lugar en la célula. Por lo tanto, vamos a parar aquí. Continuaremos en nuestra próxima conferencia. Gracias.