Hier leest u hoe u de Gibbs -vrije energieverandering (AG) kunt berekenen voor de reactie van stikstof en waterstof om ammoniak te vormen op 298K, gezien de gedeeltelijke druk van de reactanten en producten:

1. De evenwichtige chemische vergelijking:

De evenwichtige chemische vergelijking voor de reactie is:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇌ 2NH₃ (g)

2. Standaard Gibbs vrije energieverandering (ΔG °)

U hebt de standaard Gibbs -vrije energieverandering (ΔG °) nodig voor deze reactie. U kunt deze waarde vinden in een tabel met thermodynamische gegevens. Voor de vorming van ammoniak is ΔG ° typisch rond -33,3 kJ/mol bij 298K.

3. Het reactiequotiënt (Q)

Het reactiequotiënt (Q) is een maat voor de relatieve hoeveelheden reactanten en producten op elk willekeurig moment. Het wordt berekend met behulp van de gedeeltelijke druk van de gassen:

Q =(p (nH₃) ²) / (p (n₂) * p (h₂) ³)

Sluit de gegeven gedeeltelijke druk aan:

Q =(2.0²) / (2.5 * 2.75³)

4. De Gibbs Free Energy Change (ΔG)

De relatie tussen ΔG, ΔG ° en q wordt gegeven door:

ΔG =ΔG ° + rtln (q)

Waar:

* R =ideale gasconstante (8.314 J/mol · k)

* T =temperatuur in Kelvin (298K)

Vervang nu de waarden:

ΔG =-33,3 kJ/mol + (8.314 j/mol · k * 298 k * ln (q))

belangrijke opmerkingen:

* Converteer kj/mol naar j/mol voor consistentie in eenheden.

* Zorg ervoor dat u de juiste waarde voor ΔG ° uit een betrouwbare bron gebruikt.

* De waarde van ΔG zal negatief zijn als de reactie de productvorming bevordert onder de gegeven omstandigheden.

Berekening:

1. Bereken Q:Q =(2.0²) / (2.5 * 2.75³) ≈ 0,16

2. Converteer Δg ° naar j/mol:Δg ° =-33,3 kJ/mol * 1000 j/kj =-33300 j/mol

3. Bereken ΔG:

ΔG =-33300 j/mol + (8.314 J/mol · k * 298 k * ln (0,16)) ≈ -38422 j/mol

Daarom is de Gibbs vrije energieverandering (AG) voor de reactie van stikstof en waterstof om ammoniak te vormen bij 298K, gezien de gegeven gedeeltelijke druk, ongeveer -38,4 kJ/mol.

Deze negatieve waarde geeft aan dat de reactie spontaan is (de productvorming van de productmunnen) onder deze omstandigheden.