この実験について
標準反応ギブズエネルギーと、組成に依存する駆動力の違いを調べましょう。温度と組成を設定し、平衡での最小値を見つけ、定義された緩和モデルに従って自由エネルギーが低下する方向へ進みます。
学習目標
- エンタルピー、エントロピー、温度から標準ギブズエネルギーを計算します。
- 実際の熱力学的駆動力に反応商を含めます。
- 平衡組成をギブズエネルギーの最小値および平衡定数と関連付けます。
使い方
- 1交差温度より高い場合と低い場合で、標準反応ギブズエネルギーの符号を比較します。
- 2自由エネルギー地形上で初期組成を選び、実際の駆動力を確認します。
- 3平衡に向けて緩和させ、混合物のギブズエネルギーが減少することを確認します。
- 4平衡組成を直接設定し、標準値がゼロでなくても反応ギブズエネルギーがゼロになることを確認します。
モデル
前提条件
- 一定温度・圧力下の理想的な閉鎖二成分混合物で、AとBが相互変換します。温度範囲全体でエンタルピーとエントロピーは一定です。
- 自然対数を用いた組成座標は、非常に小さな少数成分の割合を保持します。平衡から分子反応速度を予測できるわけではありません。
- この緩和則は、選択された散逸モデルであり、実験で得られた速度定数でも、活性化エネルギーの計算でもありません。
授業で試してみましょう
- Q1標準ギブズエネルギーがゼロでないとき、反応の駆動力がゼロになることはありますか？
- Q2温度が一定でも、組成を変えるとなぜ熱力学的な反応方向が逆転することがあるのですか？
よくある質問
ギブズエネルギーが負なら、反応は速いということですか？
いいえ。熱力学的な駆動力と速度論的な障壁は別のものです。このモデルでは、例示用の緩和時間尺度を明示的に指定しています。
平衡状態で、なぜ不利な化学種が微量に存在するのですか？
理想混合エントロピーは分布を促します。極端なパラメータでは少数成分の割合がごく小さくなることがありますが、対数計算では正の値を保ちます。