吉布斯自由能计算器：预测反应自发性

吉布斯自由能计算器是估计反应自发性的出色工具。结合焓和熵的概念，可以推导出吉布斯自由能方程，也称为δ G方程。

本文将解释如何计算吉布斯自由能，讨论所涉及的单位，并提供使用 delta G 计算器的实际示例。要探索相位规则，请考虑使用吉布斯相位规则计算器。

自发和非自发反应

吉布斯能，在方程中用 G 表示，是焓和熵的组合。吉布斯自由能的符号表示方向 化学 反应，只要满足以下条件：

1. 恒温;和
2. 恒定的压力。

在这些条件下，Delta G 公式的结果将产生两种可能性：

• 如果 ΔG > 0，则反应是非自发的，需要外部能量，例如 热 或光子。
• 如果 ΔG < 0，则反应是自发的，无需任何外部能量输入即可发生。

Delta G 方程

吉布斯自由能（Delta G 方程）的计算公式为：

ΔG = ΔH − T × ΔS

where:

ΔG – Change in Gibbs free energy;
ΔH – Change in enthalpy;
ΔS – Change in entropy; and
T – Temperature in Kelvin.

焓和熵之间的相互作用

熵 (H) 代表能量的一种形式，而熵 (S) 衡量分子的随机性。系统努力实现最小的焓和最大的熵。

焓以J·mol-1表示，熵以J/K表示。吉布斯自由能方程产生能量单位，通常以焦耳 (J) 为单位。

使用吉布斯自由能计算器

计算器使用该公式来解决现实生活中的例子。要使用它，您需要知道四个变量中的三个：ΔH、ΔS、T 或 ΔG。输入已知数据，计算器将给出第四个变量。

以下是使用的公式：

ΔG = ΔH − T × ΔS
ΔH = ΔG + T × ΔS 
ΔS = (ΔH − ΔG) / T

Delta G计算器的实际应用

为了证明计算器的实用性，请考虑在 20°C 下发生的具有已知初始和最终焓和熵值的反应：

反应：N2 + 3H2 = 2NH3

初始焓：H0=0；最终焓：H1 = -92.22 kJ·mol-1；初始熵：S0=583.65 J/K；最终熵：S1=384.9J/K；且 T = 20°C = 20 + 273.15 = 293.15 K。

计算焓和熵的变化：

ΔH = -92.22 kJ·mol-1; ΔS = -198.75 J/K = -0.19875 kJ/K。

应用 Delta G 公式：

ΔG = ΔH − T× ΔS

ΔG = -92.22 - (-0.19875 × 293.15)

ΔG = -33.96 kJ

Delta G 方程的结果为负，表明该反应是自发的。始终验证吉布斯自由能的单位与焓和熵的单位一致。

常见问题

结论

总之，吉布斯自由能计算器是预测特定条件下化学反应自发性的宝贵工具。通过理解和应用焓、熵和 Delta G 方程的原理，您可以确定反应是自发的、非自发的还是处于平衡状态。有了这些知识，您就可以在各种科学和工业应用中做出明智的决策。此外，通过考虑影响反应自发性的因素，可以操纵条件以实现期望的结果。