Berekening van standaard vrije energieveranderingen

De standaard vrije energieverandering voor een chemische reactie die plaatsvindt onder de standaardconditie, kan op drie manieren worden berekend. De eerste methode gebruikt de vergelijking voor de standaard delta G van de reactie. Denk aan de vorming van calciumcarbonaat uit calciumoxide en kooldioxide.

De standaard enthalpie-verandering van de reactie kan worden berekend uit de vormingswarmte van de verbindingen in de reactie, en de standaard entropieverandering kan worden berekend uit hun standaard molaire entropieën. Met behulp van de waarden uit de referentietabellen kunnen de standaardenthalpie-verandering en de standaard-entropieverandering voor de reactie worden bepaald. Door deze waarden in de vergelijking te vervangen voor de verandering in standaard vrije energie, is de standaard delta G van de reactie bij 298 kelvin gelijk aan 130, 7 10³joule.

Bij de tweede methode wordt de verandering in standaard vrije energie van een reactie berekend uit het verschil tussen de som van de vrije energieën van de vorming van de producten vermenigvuldigd met hun stoichiometrische coëfficiënten en de som van de vrije energieën van de vorming van de reactanten vermenigvuldigd met hun stoichiometrische coëfficiënten. Neem bijvoorbeeld de reactie tussen waterstof-en chloorgassen om twee mol waterstofchloridegas te vormen. Net als de formatie-enthalpie is de standaard vrije energie voor de vorming van een puur element nul.

De vrije energieën voor de vorming van waterstof en chloorgassen zijn dus nul, terwijl die van waterstofchloridegas 95, 3 kilojoules is. Dus de vrije energie van deze reactie is gelijk aan 2 keer de vrije energie van de vorming van waterstofchloridegas, of 190, 6 kilojoules. Herinner je de wet van Hess, dat voor een stapsgewijze reactie de netto enthalpie-verandering kan worden berekend uit de som van de enthalpie van elke stap.

De derde methode berekent de netto vrije energieverandering voor een reactie op een vergelijkbare manier. Beschouw de verbranding van zinksulfide om metallisch zink-en zwaveldioxidegas te produceren, dat in twee stappen kan worden uitgevoerd met bekende standaardvrije energieën. Het optellen van de vrije energieveranderingen van de reacties geeft een totale delta G van 98, 8 kilojoules.

Merk op dat stap 1 niet-spontaan is. Door het te koppelen aan de spontane reactie in stap 2, heeft de netto reactie een negatieve delta G en is dus spontaan.