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Energia libera di Gibbs e spontaneità

UniversitàChimicaPaesaggio ideale di energia di Gibbs di miscelazione da A a B, con entalpia ed entropia di reazione costanti e una legge di rilassamento dissipativa in coordinate logaritmiche della composizione

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Informazioni su questo esperimento

Esplora la differenza tra l’energia di Gibbs standard di reazione e la forza motrice dipendente dalla composizione. Imposta temperatura e composizione, individua il minimo di equilibrio e segui un modello di rilassamento dichiarato procedendo verso valori inferiori di energia libera.

Obiettivi di apprendimento

  • Calcola l’energia di Gibbs standard a partire da entalpia, entropia e temperatura.
  • Includi il quoziente di reazione nella forza motrice termodinamica effettiva.
  • Metti in relazione la composizione di equilibrio con il minimo dell’energia di Gibbs e la costante di equilibrio.

Come si usa

  1. 1Confronta il segno dell’energia di Gibbs standard di reazione al di sopra e al di sotto della temperatura di transizione.
  2. 2Scegli una composizione iniziale sul paesaggio dell’energia libera ed esamina la sua forza motrice effettiva.
  3. 3Lascia che il sistema si rilassi verso l’equilibrio e verifica che l’energia di Gibbs della miscela diminuisca.
  4. 4Imposta direttamente la composizione di equilibrio e verifica che l’energia di Gibbs di reazione sia zero anche quando il valore standard è diverso da zero.

Il modello

La forza motrice effettiva della reazione tiene conto della composizione.
Nel modello binario ideale, le attività sono uguali alle frazioni molari.
Il paesaggio relativo di mescolamento è espresso per mole.
Questa rilassazione fenomenologica imposta ha una derivata dell’energia libera di Gibbs non positiva.

Ipotesi

  • A e B si interconvertono in una miscela binaria ideale e chiusa a temperatura e pressione costanti. Entalpia ed entropia restano costanti nell’intero intervallo di temperature.
  • Le coordinate della composizione basate sul logaritmo naturale conservano frazioni minoritarie molto piccole. Non trasformano l’equilibrio in una previsione delle velocità delle reazioni molecolari.
  • La legge di rilassamento è un modello dissipativo scelto, non una costante di velocità sperimentale né un calcolo dell’energia di attivazione.

Provalo in classe

  1. Q1La forza motrice della reazione può essere zero quando l’energia libera di Gibbs standard non è zero?
  2. Q2Perché una variazione della composizione può invertire la direzione termodinamica a temperatura costante?

Domande frequenti

Un’energia libera di Gibbs negativa significa che una reazione è veloce?

No. La forza motrice termodinamica e le barriere cinetiche sono diverse. Questo modello specifica esplicitamente una scala temporale di rilassamento a scopo illustrativo.

Perché all’equilibrio sono presenti tracce della specie sfavorita?

L’entropia ideale di mescolamento favorisce una distribuzione. In presenza di parametri estremi, la frazione minoritaria può essere molto piccola, ma resta positiva nel calcolo logaritmico.