10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

§ 32. ГИББСТІҢ ЕРКІН ЭНЕРГИЯСЫ

Барлық химиялық реакциялар, әдетте, энтропия­ мен энтальпияның міндетті түрде өзгеруімен жүреді. Жүйенің энтальпиясы мен энтропиясы арасындағы байланысты Гиббстің­ еркін энергиясы немесе изобаралық-изотермиялық потенциал (G белгіленеді) деп аталатын термодинамикалық күй функциясы орнатады.

Гиббстің еркін энергиясы (G) — бұл максимал жұмысты орындау үшін қолда­ нылатын жүйенің жалпы энергиясының бір бөлігі. Ол изобаралық-изотермиялық жағ­дай­ ларда, яғни p = const және T = const шартта­ рындағы өздігінен жүретін процестердің бағы­ тын және шегін сипаттайды. Гиббстің еркін

энергиясының­ жүйенің энтальпиясы және

энтропиясымен­ байланысы мына теңдеумен өрнектеледі:

G=H–TS.


Бүгінгі сабақта:

• 
  Гиббс энергиясының мәнін түсінеміз;
  

• 
  термодинамикалық деректер бойынша өздігінен жүретін реакцияларды болжауды үйренеміз
  

Тірек ұғымдар

• 
  Гиббс энергиясы;
  

• 
  “реакциялардың өздігінен жүруі”
  

Бұл шаманың абсолютті мәнін өлшеу мүмкін емес, сондықтан белгілі бір процестің жүруінің функциялық өзгерісі пайдаланылады:

G= H–T S

Гиббстің еркін энергиясы кДж/моль және кДж-мен өлшенеді. Жай заттар үшін Гиббс энергиясы нөлге тең деп саналады. Гиббс энер­ гиясының өзгерісін G таңбасымен белгілейді және оның р = const болғандағы шамасы мен таңбасы тұрғысынан жүйенің термоди­нами­ калық тұрақтылығын анықтайды:

• егер химиялық реакцияда Гиббс энергиясы төмендесе, яғни G < 0 нәтижесінде, процесс өздігінен жүреді немесе процесс термодина­ микалық мүмкін деп есептеледі;

• 
  егер реакция өнімдерінің термодинамикалық потенциалы бас­ тапқы заттардікінен үлкен, яғни G > 0 болса, реакция өздігінен жүрмейді немесе процесс термодинамикалық тұрғыдан мүмкін емес деп есептеледі;
  

• 
  егер G = 0 болса, онда реакция тура және кері бағытта жүре алады, яғни реакция қайтымды.
  

Демек, p = const болғанда өздігінен жүзеге асатын реакцияларда Гиббстің еркін энергиясы азаяды.

Бұл тұжырым оқшауланған және ашық жүйелер үшін қолданылады. Белгілі бір жағдайларда жай заттардан 1 моль заттың түзілуі Гиббс энергиясының өзгерісі G_түз деп аталады және кДж/моль-мен өлшенеді.

139

Гиббс Джозайя Уиллард