1. Den balanserade kemiska ekvationen:
Den balanserade kemiska ekvationen för reaktionen är:
N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇌ 2nh₃ (g)
2. Standard Gibbs Free Energy Change (ΔG °)
Du behöver standard Gibbs Free Energy Change (ΔG °) för denna reaktion. Du kan hitta detta värde i en tabell med termodynamiska data. För bildandet av ammoniak är ΔG ° vanligtvis runt -33,3 kJ/mol vid 298K.
3. Reaktionskvotienten (Q)
Reaktionskvotienten (q) är ett mått på de relativa mängderna av reaktanter och produkter vid varje given tidpunkt. Det beräknas med hjälp av gasernas partiella tryck:
Q =(p (nh₃) ²) / (p (n₂) * p (h₂) ³)
Anslut det givna partiella tryck:
Q =(2,0²) / (2,5 * 2,75³)
4. Gibbs Free Energy Change (ΔG)
Förhållandet mellan ΔG, ΔG ° och Q ges av:
ΔG =ΔG ° + RTLN (Q)
Där:
* R =idealisk gaskonstant (8.314 J/mol · k)
* T =temperatur i Kelvin (298K)
Nu, ersätt värdena:
ΔG =-33,3 kJ/mol + (8.314 J/mol · k * 298 K * ln (q))
Viktiga anteckningar:
* Konvertera kJ/mol till J/mol för konsistens i enheter.
* Se till att använda rätt värde för ΔG ° från en pålitlig källa.
* Värdet på ΔG kommer att vara negativt om reaktionen gynnar produktbildning under de givna förhållandena.
Beräkning:
1. Beräkna Q:Q =(2,0²) / (2,5 * 2,75³) ≈ 0,16
2. Konvertera ΔG ° till J/mol:ΔG ° =-33,3 kJ/mol * 1000 J/kJ =-33300 J/mol
3. Beräkna ΔG:
ΔG =-33300 J/mol + (8.314 J/mol · K * 298 K * ln (0,16)) ≈ -38422 J/mol
Därför är Gibbs fria energiförändring (ΔG) för reaktionen av kväve och väte för att bilda ammoniak vid 298K, med tanke på det delvisa tryck som tillhandahålls, ungefär -38,4 kJ/mol.
Detta negativa värde indikerar att reaktionen är spontan (gynnar produktbildning) under dessa förhållanden.
