Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.11: Fugacity і вільна енергія Гіббса речовини в будь-якій системі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21445

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Ми можемо знайти вільну енергію утворення Гіббса для речовин, стандартні стани яких є конденсованими фазами. Як зазначено в розділі 11.9, ми приймаємо те саме правило для будь-якої речовини; ми встановлюємо\(G^o_A={\Delta }_fG^o\left(A\right)\) для будь-якої речовини, незалежно від того, чи є її стандартним станом газ, рідина або тверда речовина. Вільна енергія Гіббса елементів стає «нульовою точкою» для вільної енергії Гіббса будь-якої речовини.

    У розділах 14 і 15 ми бачимо, що ми також можемо визначити неміцність будь-якої речовини в будь-якій системі; тобто ми можемо визначити неміцність для чистої рідини, чистої твердої речовини або для одного компонента в будь-якій суміші. Коли ми робимо це, вільна енергія Гіббса одного моля речовини в системі\({\overline{G}}_A\left(\mathrm{system},P\right)\), дається тим же співвідношенням, яке ми розробили для молярної вільної енергії Гіббса чистого газу. знаходимо

    \[{\overline{G}}_A\left(\mathrm{system},P\right)={\Delta }_fG^o_A\left({HIG}^o\right)+RT{ \ln \left(\frac{f_A\left(\mathrm{system},P\right)}{f_A\left({HIG}^o\right)}\right)\ }\]

    Щоб отримати цей результат і побачити, як знайти нечіткість\(A\) в будь-якій системі\(f_A\left(\mathrm{system},P\right)\), ми повинні ввести ряд додаткових ідей. А поки відзначимо деякі наслідки.

    Знімок екрана 2019-10-07 в 2.55.34 PM.png
    Малюнок 4. Fugacity і вільна енергія Гіббса

    Істотним наслідком є те, що різниця між вільною енергією Гіббса одного моля речовини в двох різних системах, скажімо, системі X і системі Y, може бути виражена за допомогою співвідношення відповідних fugacities. Тобто,

    \[{\overline{G}}_A\left(\mathrm{system}\mathrm{\ \ X},P_X\right)-{\overline{G}}_A\left(\mathrm{system}\mathrm{\ \ Y},P_Y\right)=RT{ \ln \left(\frac{f_A\left(\mathrm{system},P_X\right)}{f_A\left(\mathrm{system}\mathrm{\ \ Y},P_Y\right)}\right)\ }\]

    де\(P_X\) і\(P_Y\) - тиск систем X і Y відповідно, і обидві системи знаходяться при однаковій температурі.

    Для рідин і твердих речовин стандартним станом є чиста речовина в найбільш стабільному вигляді при одному барі і температурі, що цікавить. Неохайність в стандартному стані повинна визначатися експериментальним шляхом. Якщо рідина або тверда речовина мають незначний тиск пари, це може бути неможливим. Оскільки ми маємо намір «будь-яку систему» включати всілякі суміші та розчини, може бути дуже важко знайти зміну вільної енергії Гіббса для прийняття речовини зі свого стандартного стану в довільну систему, в якій є його нечіткість\(f_A\left(\mathrm{system},P\right)\). У главі 14 ми вводимо хімічну активність речовини, щоб впоратися з такими випадками.

    Коли ми визначаємо хімічну активність речовини в тій чи іншій системі, ми також вводимо новий стандартний стан. Першочерговим критерієм нашого вибору цього стандартного стану активності є те, що ми можемо виміряти, наскільки відрізняється вільна енергія Гіббса речовини між стандартним станом активності та іншими станами системи. Основним об'єктом наступних семи розділів є введення ідей для вимірювання різниці між вільною енергією Гіббса речовини в двох станах даної системи. Незважаючи на це, наше лікування питань, пов'язаних з цим кроком, є досить неповним.