Enthalpie libre et équilibre

La constante d'équilibre et le changement de l'énergie libre standard peuvent être utilisés pour déterminer si une réaction est favorable au produit ou au réactif. Pour toute composition de mélange réactionnel, le delta G de la réaction est la somme de l'énergie libre standard et RT fois le log naturel du quotient de réaction. Lorsque les réactifs et produits sont à l'équilibre, le changement d'énergie libre est de zéro et le quotient de réaction est égale à la constante d'équilibre.

Ainsi, le changement d'énergie libre standard est égal à RT négatif ln K.Si delta G zéro est inférieur à zéro, ln K est positif, ce qui signifie que K est supérieur à 1. Dans ce cas, la formation du produit est favorisée à l'équilibre. Plus la constante d'équilibre est grande, plus la valeur d'énergie libre est négative.

Prenons, par exemple, la dégradation du tétroxyde de diazote à 298 kelvin, où K est de 1, 34 10¹⁷. En substituant les valeurs connues dans l'équation, l'énergie libre standard pour la réaction est égale à 98 kilojoules par mole et la formation du produit est favorisée. Inversement, si delta G Zéro est supérieur à zéro, ln K est négatif, ce qui signifie que K est inférieur à 1 et le sens inverse de la réaction est favorisé.

Considérez la décomposition du gaz trioxyde de soufre à 298 kelvin, qui a un delta G Zéro de 141, 6 kilojoules par mole. L'équation peut être réorganisée de façon à ce que ln K soit égal à delta négatif G sur RT.En substituant les valeurs connues dans l'équation, et en élevant e à la puissance du résultat, K est très petit indiquant que le réactif est favorisé. Notamment, si la température varie, la constante d'équilibre changera également.

La dépendance à la température de la constante d'équilibre peut être dérivée de l'équation qui relie directement K au delta G zero pour la réaction. Le delta G zero ne peut être remplacé par l'enthalpie standard moins la température fois l'entropie standard. Diviser les deux côtés par le RT négatifs, on obtient ln K est égal à delta H négatif sur RT plus delta S sur R.Cette équation se présente sous la forme d'une ligne droite où le log naturel de K peut être représenté en fonction de en fonction de l'inverse de la température en kelvins avec une pente de delta H négatif sur R et une ordonnée à l'origine de delta S sur R.Si les valeurs de K sont mesurées à deux légèrement différent températures, alors ce graphe peut aussi être utilisé pour calculer la variation de l'enthalpie, en supposant qu'elle reste constante sur une plage de température limitée.