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Module 1: Termodinamica

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Δ G = Δ H - T Δ SL'energia gratuita di Gibbs che non è altro che il cambiamento nell'energia libera del sistema e viene utilizzata come indicatore per capire se una reazione è spontanea o meno; e se una reazione è termodinamica o meno favorita.In questa equazione: Δ G rappresenta il cambiamento dell'energia gratuita di Gibbs; Δ H rappresenta il cambiamento di entalpia, T rappresenta la temperatura in Kelvin, Δ S rappresenta il cambiamento di entropia. Una reazione è spontanea se Δ G < 0 o negativo.La reazione è non – spontanea se Δ G > 0 o positiva.Ora considerare quanto segue.Per la reazione, il cambio di entalpia Δ H = - 437 kJ e il cambio in entropia Δ S = + 272 kJ/ K. Per questo problema, lasciati assumere che il valore di Δ S rimanga costante a tutte le temperature.Considera la seguente reazione.Utilizzando questa equazione Δ G = - 437 – 272 *T, il valore di Δ G è sempre negativo a tutte le temperature.Ad esempio, se sostituiamo T = 100 ° C (che è = 373,15 K), l'equazione Δ G diventa – ve come mostrato qui.Allo stesso modo a T = -50 ° C (che è = 223,15 K), l'equazione Δ G diventa così – quindi per questa reazione, ai valori indicati di Δ H e Δ S, l'energia libera di Gibbs è sempre negativa.Questa reazione è termodinamica e spontanea a tutte le temperature fino a quando i valori di Δ H sono negativi e Δ S è positivo.Ora consideriamo un altro esempio che è il processo di Haber ca s dove Azoto gas reagisce con idrogeno a gas a produrre ammoniaca.Per questa reazione il valore di Δ H = + 300 kJ e Δ S = + 1000 J/K.Le unità di Δ S è in joule e questo è convertito in kilojoule.Così, Δ S = 1000 J/K = 1 kJ/K.Il valore per Δ S è sostituito nell'equazione Δ G = Δ H - T Δ S. Si ottiene un'equazione Δ G = + 300 – 1 * T. Il segno complessivo di Δ G dipende dalla temperatura. Ad esempio a T = 25 ° C che è 298 K, il valore di Δ G = + 2 kJ. Da Δ G > 0 (segno positivo), la reazione non è termodinamica favorita.Considerare un altro esempio dove la temperatura T = 100 ° C (che è 373,15 K), il valore di Δ G = - 73,15 kJ.Il valore Δ G è negativo inferiore a 0. Così, la reazione è termodinamica favorita. Da qui, per il dato valore di entalpia e entropia, Δ G < 0 solo ad alte temperature.La tabella qui rappresenta le condizioni alle quali una reazione diventa termodinamica termodinamica.Si tratta di un metodo di shortcut utilizzato per determinare la favorabilità termodinamica a seconda del segno associato a Δ H e Δ S.