標準自由エネルギの変化の計算

標準条件下で発生する化学反応の標準自由エネルギー変化は、3つの方法のいずれかで計算できます。

最初の方法は、反応の標準ΔGの式を使用します。酸化カルシウムと二酸化炭素からの炭酸カルシウムの形成を考えてみましょう。

反応の標準エンタルピー変化は、反応中の化合物の形成熱から計算でき、標準エントロピー変化は、それらの標準モルエントロピーから計算できます。

参照テーブルの値を使用して、反応の標準エンタルピー変化と標準エントロピー変化を決定できます。

これらの値を標準自由エネルギーの変化の式に代入すると、298 Kでの反応の標準ΔGは-130.7 × 10³ Jに等しくなります。

第2の方法では、反応の標準自由エネルギーの変化は、生成物の形成の自由エネルギーの合計にそれらの化学量論的係数を掛けた値と、反応物の形成の自由エネルギーの合計にそれらの化学量論的係数を掛けた値との差から計算されます。

たとえば、水素と塩素ガスが反応して2モルの塩化水素ガスが形成されます。

形成エンタルピーと同様に、純粋な元素の形成の標準自由エネルギーはゼロです。

したがって、水素ガスと塩素ガスの形成自由エネルギーはゼロですが、塩化水素ガスの自由エネルギーは-95.3キロジュールです。

したがって、この反応の自由エネルギーは、塩化水素ガスの形成の自由エネルギーの2倍、つまり-190.6キロジュールに相当します。

ヘスの法則から、段階的な反応の場合、正味のエンタルピー変化は各ステップのエンタルピーの合計から計算できることを思い出してください。3番目の方法は、同様の方法で反応の正味の自由エネルギー変化を計算します。

硫化亜鉛を燃焼させて金属亜鉛と二酸化硫黄ガスを生成することを考えてみて、これは既知の標準自由エネルギーで2つのステップで実行できます。

反応の自由エネルギー変化を加えると、全体のΔGは-98.8キロジュールになります。

ステップ 1 は非自発的であることに注意してください。ステップ2の自発反応と結合することにより、正味の反応は負のΔGを持ち、したがって自発的になります。