Calcul des variations d'enthalpie libre standard

Le changement d'énergie gratuit standard pour une réaction chimique se produisant dans les conditions standard peut être calculé de trois manières. La première méthode utilise l'équation du delta standard G de la réaction. Considérez la formation de carbonate de calcium à partir d'oxyde de calcium et de dioxyde de carbone.

Le changement d'enthalpie standard de la réaction peut être calculé à partir des chaleurs de formation des composés dans la réaction, et le changement d'entropie standard peut être calculées à partir de leurs entropies molaires standard. En utilisant les valeurs des tables de référence, le changement d'enthalpie standard et le changement d'entropie standard pour la réaction peut être déterminée. En substituant ces valeurs dans l'équation de la variation de l'énergie libre standard, le delta G standard de la réaction à 298 kelvin égale à 130, 7 10³joules.

Dans la deuxième méthode, le changement d'énergie libre standard d'une réaction est calculée à partir de la différence entre la somme des énergies libres de formation des produits multipliés par leur coefficients de stœchiométrique et somme des énergies libres de formation des réactifs multipliés par leur coefficients de stoechiométrie. Prenons, par exemple, la réaction entre les gaz d'hydrogène et de chlore pour former deux moles de gaz chlorhydrique. Tout comme l'enthalpie de formation, l'énergie libre standard de formation d'un élément pur est de zéro.

Ainsi, les énergies libres de formation des gaz d'hydrogène et de chlore sont nuls, tandis que celui du gaz chlorhydrique est de 95, 3 kilojoules. Donc, l'énergie libre de cette réaction égale à 2 fois l'énergie libre de formation de gaz de chlorure et d'hydrogène, soit 190, 6 kilojoules. Rappelez-vous de la loi de Hess que pour une réaction par étapes, le changement net d'enthalpie peut être calculé à partir de la somme des enthalpies de chaque étape.

La troisième méthode vise à calculer le changement d'énergie libre nette pour une réaction de manière similaire. Considérez la combustion du sulfure de zinc pour produire du zinc métallique et du gaz dioxyde de soufre, qui peut être effectué en deux étapes avec des énergies libres standard connues. En ajoutant les changements d'énergie libre des réactions, on obtient un delta global G de 98, 8 kilojoules.

Notez que l'étape 1 n'est pas spontanée. En le couplant avec la réaction spontanée de l'étape 2, la réaction nette a un delta G négatif et est donc spontanée.