Bestemmelse af tilvækst i Gibbs-energi - Rapport i Kemi

Rapportøvelse – Gibbs-energi

Bestemmelse af tilvækst i Gibbs-energi

Formål

Formålet med øvelsen er at bestemme tilvæksten i Gibbs-energi for reaktionen:

Teori

Et fald i Gibbs-energi forudsiger, at en kemisk reaktion kan forløbe på samme måde som et spændingsfald i et elektrisk kredsløb forudsiger at der kan gå en elektrisk strøm. Gibbs-energien laver en sammenhæng imellem entalpi og entropi: Termodynamikkens 2. hovedsætning: Entropien er et mål for meget uorden der er i systemet. Jo større entropi, jo mere uorden/kaos. Entropien betegnes med: S. Man opererer med at universet er en sammensætning af et system og dets omgivelser. Altså: Univers = system + omgivelser.

Hovedsætningen siger at for at en reaktion skal kunne forløbe spontant, skal hele universet blive mere kaotisk efter reaktionen end det var før. Betingelsen lyder altså: Når man skal undersøge om en reaktion er mulig skal man altså udregne universets entropitilvækst. Hvis entropitilvæksten er negativ kan reaktionen ikke forløbe. Temperatur er et godt mål for kaos. Temperatur er et mål for partiklernes bevægelse. Jo større hastighed jo mere kaotisk. Reaktioner der afgiver varme vil på den måde give varme til omgivelserne og dermed øge entropien på omgivelserne. Entropien  bliver altså større end 0. Det betyder at de fleste exoterme reaktioner er spontane. Endoterme reaktioner kan forløbe hvis tilvæksten i uorden på systemet er så stor at det opvejer den orden der påføres omgivelserne. Ved en exoterm reaktion afgiver systemet varme til omgivelserne. Herved stiger omgivelsernes entropi. Man kan vise at denne stigning er givet ved: (side 22 ISIS A) Når dette indsættes I anden hovedsætning fås: 2. hovedsætning fører til kravet om, at tilvæksten i Gibbs-energi skal være negativ, for at reaktionen kan forløbe spontant.

Formlen der anvendes til at udregne Gibbs-energi er: kaldes for aktiviteten. I stedet for aktiviteten anvendes i praksis koncentrationsmål, afhængigt af hvilken tilstandsform stof A optræder på. Tilvæksten i Gibbs-energi for reaktionen:        kan skrives: I vores reaktion er 3 tilstande (aq) og 1 tilstand (S) Når de rigtige koncentrationsmål indsættes bliver udtrykket: Brøken bliver produktet af de aktuelle koncentrationer af produkterne delt med produktet af de aktuelle koncentrationer af reaktanterne. Hvor koncentrationen har sin koefficient som eksponent. I reaktionsbrøken udelades koncentrationen af AgCl(s) fordi molbrøken til et rent, fast eller flydende stof = 1. Da kriteriet for at en reaktion forløber, er, at  er negativ, må en reaktion ophøre, når  = 0.