Калькулятор свободной энергии Гиббса

Свободная энергия Гиббса объединяет энтальпию, энтропию и температуру в критерий термодинамического направления при постоянных температуре и давлении. Ее изменение, дельта G, показывает, благоприятен ли предполагаемый процесс при заданных условиях. Отрицательное значение благоприятствует прямому направлению, положительное — обратному, а ноль соответствует равновесию. Благоприятность не означает быстроту: даже очень выгодная реакция без подходящего пути может протекать незаметно медленно. Известное соотношение имеет вид дельта G = дельта H − T дельта S. Дельта H описывает теплоту, поглощаемую или выделяемую при постоянном давлении, а дельта S — изменение рассеяния энергии или числа доступных состояний. Температура должна быть абсолютной, в кельвинах. Калькулятор принимает энтальпию в килоджоулях на моль и энтропию в джоулях на моль-кельвин, поэтому перед вычитанием делит T дельта S на тысячу. Явный учет этого перевода предотвращает частую ошибку в тысячу раз. Стандартная энергия Гиббса связана с константой равновесия соотношением стандартная дельта G = −RT ln K. При K больше единицы стандартная энергия Гиббса отрицательна, а равновесие смещено к продуктам. При K меньше единицы значение положительно, а равновесие смещено к реагентам. Логарифм натуральный, не десятичный, и K должна быть положительной. Формула применима, если константа равновесия согласована с определением стандартного состояния. Энтальпийный и энтропийный вклады могут противодействовать друг другу или усиливать друг друга. В идеализированной модели экзотермический процесс с ростом энтропии благоприятен при всех положительных температурах. Эндотермический процесс с уменьшением энтропии неблагоприятен при любых температурах. Если оба изменения одного знака, температура может определять преобладающий вклад и возможна смена направления. Знакомый пример — фазовые переходы: плавление может стать благоприятным выше характерной температуры, хотя оно поглощает тепло. Рассчитанная самопроизвольность описывает термодинамику введенного состояния и принятых допущений. Она не учитывает энергию активации, катализаторы, механизм реакции, ограничения переноса и неидеальные активности. Стандартные значения обычно относятся к заданным стандартным состояниям и часто к 298.15 K; вдали от опорной температуры могут потребоваться поправки на теплоемкость. Калькулятор подходит для учебных задач по химии, быстрой оценки реакций, интерпретации равновесия и прозрачных оценок с согласованными единицами перед подробным моделированием.