Свободная энергия образования химических соединений

Частным случаем изменения свободной энергии, сопровождающего химическую реакцию, является свободная энергия образования химического соединения, представляющая собой изменение свободной энергии, которое сопровождает образование 1 моля соединения из элементов, находящихся в стандартных состояниях. Свободные энергии образования элементов в их стандартных состояниях условно принимаются равными нулю. Стандартные свободные энергии образования большого числа химических соединений при 298° К (25° С) и других температурах известны, и, поскольку эти энергии можно складывать и вычитать, так же как теплосодержания, их можно использовать для вычисления стандартных изменений свободной энергии, сопровождающих реакции, которые включают эти соединения, и, таким образом, предсказывать, пойдет ли данная реакция. Поясним это следующим примером. [c.157]

К особому случаю электростатических сил направленного действия относится водородная связь [3]. Она возникает между двумя партнерами, один из которых содержит атом водорода, присоединенный к электроотрицательному атому, а другой— свободную пару электронов X—Н---У (здесь X — атом с высокой электроотрицательностью, т. е. Р, О, Ы Н — атом водорода, У—атом с неподеленной парой электронов, Н---У — водородная связь). Чем сильнее электроотрицательность X, тем более положителен водород в связи X—Н. При этом кислород имеет в газовой хроматографии наибольшее значение для высших аналогов этих трех элементов энергии водородных связей имеют тот же порядок, что и обычные силы притяжения [4]. В соединениях с гидроксильной группой атом водорода приобретает положительный заряд благодаря перемещению электронов к электроотрицательному атому кислорода (например, в карбоновых кислотах, спиртах, фенолах, воде) и смещается к атомам, обладающим неподеленной парой электронов, т. е. к атомам фтора, кислорода, азота (во фторсодержащих соединениях, простых и сложных эфирах, кетонах, альдегидах, карбоновых кислотах, спиртах, фенолах, аминах и т. п.). Сходным образом ведет себя атом водорода в ЫН- и СН-группах, если азот (например, в пирроле, имидазоле и т. д.) или углерод (в ацетилене, хлороформе, органических нитро- и цианистых соединениях с а-атомами водорода) становятся отрицательными благодаря особенностям химической структуры соединения. Энергия образования водородной связи примерно на порядок больше, чем энергия обычного межмолекулярного взаимодействия, однако она гораздо меньше энергии образования химической связи. Вследствие этого энергию образования водородной связи можно объяснить не только электростатическим взаимодействием ХН и V. Второе взаимодействие можно приписать [c.71]

Ниже приводим несколько примеров расчета стандартных свободных энергий образования химических соединений из элементов. [c.103]

СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ [c.28]

Заключительной стадией пиролиза тяжелых остатков является процесс их коксования [24, 25. Процесс коксования можно рассматривать и как переход исходного сырья в углеродистое вещество более упорядоченного состояния, характеризующееся меньшим значением энергии образования. В табл. 57 приведены значения свободной энергии образования некоторых соединений [26]. Максимальный уровень термодинамического и химического потенциалов имеют такие простые соединения, как метан, сероводород, аммиак, вода, двуокись углерода и элементный углерод — графит [27]. [c.171]

Равенство (VI.22) имеет большое значение для проблем, связанных с химическим равновесием оно может быть использовано для определения свободной энергии образования химических соединений по данным об их растворимости. [c.179]

Значения стандартных свободных энергий образования химических соединений, отнесенные к 1 аг и 25° С, табулированы во многих справочниках и являются исходными данными для определения условий протекания химических процессов [3]. [c.105]

Вычисления энтропий из данных теплоемкости или статистическими методами находят наиболее важное для практики применение при расчете свободных энергий и констант равновесия. По мнению Россини [51],. конечной целью химической термодинамики является вычисление свободной энергии образования всех соединений во всех возможных состояниях из соответствующих составных частей вещества... Наиболее важными термодинамическими свойствами, помимо свободной энергии, являются также теплосодержание и энтропия успех составления этих таблиц основывается на наличии точных данных по теплотам образования и энтропии образования . [c.97]

Зная значение стандартной свободной энергии образования многих соединений, можно определить изменение стандартной свободной энергии химических реакций, в которых они участвуют. [c.411]

Можно было ожидать, что эти предсказания удастся подтвердить при рассмотрении констант ионизации кислот Ка. Однако сама константа ионизации не может рассматриваться как мера устойчивости изолированной молекулярной или ионной структуры (кислоты или ее аниона), точно так же как свободная энергия образования ионного соединения не может быть определена просто как алгебраическая сумма соответствующих ионизационных потенциалов и сродства электронов. Константа ионизации является константой равновесия химической реакции, и ее следует анализировать с учетом всех определяющих ее параметров. Так, например, хотя константы обычно приводятся по отношению к воде как к основанию в соответствии с уравнением [c.410]

Все значения термодинамических функций в настоящее время приведены к единым, так называемым стандартным условиям t = 25° С и Р = 1 ата) состояния системы. Величины термодинамических функций приведены в стандартных таблицах (см. табл. 22), которые являются очень удобными в пользовании и позволяют вести расчеты с наибольшей точностью. Эти таблицы содержат а) изменение теплосодержания Д/ (или, что то же, теплоту образования q) б) изменение свободной энергии hF° химических соединений при стандартных условиях [c.161]

В наружном уровне содержится три электрона, расположенных на 3s- и Зр-подуровнях (3s 3p в невозбужденном состоянии р-электрон неспаренный. Однако соединения алюминия, где он одновалентен, очень неустойчивы. Для алюминия более характерна степень окисления -(-З поскольку для возбуждения атома алюминия, т. е. для перевода одного электрона из 3s- в Зр-сос-тояние, нужно затратить небольшое количество энергии, которое полностью перекрывается энергией образования химических связей. Потенциал ионизации /1 алюминия (свободного атома) равен 5,98 В (небольшой) величины сродства к электрону (0,52 эВ) и электроотрицательность (1,5) также малы. Следовательно, алюминий, являясь активным металлом, будет в реакции проявлять только восстановительные свойства, его атом отдает [c.144]

При адсорбции свободная поверхностная энергия уменьшается и АР отрицательна. Так как до адсорбции молекулы газа могут двигаться в трех направлениях, а после адсорбции либо прочно удерживаться на твердой поверхности, либо двигаться только в двух направлениях, процесс адсорбции сопровождается понижением энтропии и А5 имеет отрицательное значение. Тогда из уравнения (а) следует, что АН также отрицательно. Это означает, что процессы адсорбции являются экзотермичными. Выделяющаяся при адсорбции теплота носит название теплоты адсорбции. При физической адсорбции теплоты адсорбции имеют значения такого же порядка, как и теплоты конденсации газов (2—3 ккал/моль), при хемосорбции теплоты адсорбции гораздо больше и имеют порядок теплот образования химических соединений (десятки ккал/моль). В соответствии с правилом Ле-Шателье ( 53), с повышением температуры количест- [c.284]

Теплоты образования. В трех предыдущих главах были кратко изложены основы стандартных способов определения изменений энтальпии и внутренней энергии, сопровождающих физические изменения состояния. Настоящая глава посвящена изложению методов, применяющихся для вычисления изменения энтальпии или теплосодержания при химических реакциях — важнейшей части термохимии. Основной целью современной теоретической и экспериментальной термохимии является накопление данных, необходимых для определения теплот образования всех известных соединений, также вспомогательных величин, требующихся для расчетов изменения теплот образования с температурой. Зная теплоты и энтропии образования всех известных соединений, мы можем вычислить соответствующие свободные энергии образования и, следовательно, изменение свободной энергии и константу равновесия для любой, интересующей нас химической реакции. [c.42]

Поверхность таких катализаторов составляет сотни квадратных метров на 1 г вещества. Они обладают поэтому повышенным запасом энергии (см. след, гл.) и вследствие этого повышенной химической активностью. Компоненты реакционной системы адсорбируются на поверхности катализатора, образуя непрочные поверхностные соединения в этих соединениях происходит ослабление химических связей внутри адсорбированных частиц, следовательно, они легче вступают в химические реакции, так как энергия активации (свободная энергия образования активированного комплекса) понижается, и скорость реакции увеличивается. [c.220]

Из значений стандартных свободных энергий образования соединений, которые обычно даются в виде табличных данных, можно определить изменение стандартной свободной энергии. Эти величины характеризуют химическую реакцию, протекающую в стандартных условиях. Она равна разности стандартных энергий продуктов и реагентов. [c.92]

Обычно для химических реакций гораздо важнее знать не сами величины G или Я, а их изменение — AG и АЯ. При составлении таблиц значений свободной энергии принято считать, что для всех элементов в стандартном состоянии G равно нулю. Тогда можно получить значения AG образования любого вещества путем соединения элементов в нужном соотношении (например, измерив АН прн сгорании вещества и определив энтропию из измерений теплоемкости). Получаемую таким образом стандартную свободную энергию образования обозначают через Ati . [c.208]

Атомарная теплота образования органических соединений представляет собой тепловой зффект реакции взаимодействия свободных атомов, в результате чего между атомами возникают химические связи. Так как тепловой эффект реакции представляет собой разность, то изменение энергии системы в процессе образования химического соединения из свободных атомов обусловлено главным образом энергиями связей. В силу этого теплоту образования обычно приравнивают сумме энергий связей 0 [c.5]

Следует учесть, однако, что эндотермическая адсорбция вряд ли может быть распространена. Из соотношения (П.1) видно, что условием ее могло бы быть полол<ительное значение энтропийного фактора, превосходящее отрицательное изменение свободной энергии. Это было бы возможно, если бы при адсорбции происходила диссоциация на много частиц с большой их подвижностью, что мало вероятно [164], или, если имеют место сопутствующие процессы, с большим выделением тепла (например, образование химических соединений и т. п.). Последним, вероятно, и объясняются случаи, приводимые в цитированных статьях. [c.54]

Потенциал образования химических соединений можно рассчитать, если известны термодинамические данные для металла, например, свободная энергия образования соединения. [c.121]

Стандартные свободные энергии образования некоторых химических соединений при 25 С и 1 атм (в ккал/моль) [c.29]

Наряду с этим, из уравнения (85) следует, что при адиабатических процессах, т. е. при процессах, идущих без теплообмена с внешней средой (Q = onst), AS системы равно нулю, т. е. энтропия ее остается постоянной. Это дзет возможность относительно легко рассчитывать необходимые адиабатические процессы при помощи энтропийных диаграмм (см. ниже, пример 5). Все значения термодинамических функций в настоящее время приведены к единым, так называемым стандартным условиям t— 25° С и Р = 1 ата) состояния системы. Величины термодинамических функций приведены в стандартных таблицах ( см. приложение I, табл. 22), которые являются очень удобными в пользовании и позволяют вести расчеты с наибольшей точностью. Эти таблицы содержат а) изменение теплосодержания АР (или, что то же, теплоту образования q)] б) изменение свободной энергии Afo химических соединений при стандартных условиях (25 С и 1 ата) по отношению к образующим их элементам. Кроме того, таблицы включают также абсолютные значения энтропии элементов и соединений, выраженной в кал г-мол-град. [c.212]

Все процессы, которые описаны в настоящем разделе, включают химические реакции между одним или несколькими компонентами смешанной фазы расплавленного металла с фазой расплавленного галогенида. В общем случае целью обработки является полное извлечение одного какого-либо компонента, например плутония, из фазы металла. О том, будет ли та или иная соль служить окислителем для нужного компонента, можно судить по величинам свободных энергий образования соединений (см. рис> 35 и 36), и если известны коэффициенты активности, по ним можно рассчитать степень извлечения, т. е. состояние равновесия. [c.206]

При отсутствии данных о свободной энергии образования соединений расчет для рассматриваемой реакции может быть осуществлен другим способом, основанным на так называемом третьем законе термодинамики (Нернста). Этот закон утверждает, что для любой химической реакции при абсолютном нуле изменение энтропии равно нулю и разность между теплоемкостями продуктов и реагентов при абсолютном нуле исчезает. Таким [c.177]

Выше были описаны два метода расчета изменения свободной энергии для химической реакции в одном из них используются таблицы стандартной свободной энергии образования соединений, а в другом — таблицы абсолютной энтропии и теплот образования соединений. Эти способы расчета дают изменение стандартной свободной энергии реакции при 25° С и 1 атм (или, точнее, при единичной активности). В действительности многие реакции при этой температуре имеют незначительную или нулевую скорость и на производстве они осуществляются при более высоких температурах. Поэтому важно иметь возможность определять изменение свободной энергии реакции при этих температурах. Такой расчет связан со следующим равенством [c.180]

В этом случае разряд ионов кислорода происходит на са.мых активных местах поверхности угольного (графитового) анода и кислород наиболее прочно (химически) связывается с углеродом, давая СО2. По мере же повышения плотности тока кислород, в результате хемосорбции будет связываться с менее активными участками угольной поверхности, образуются менее стойкие промежуточные углерод-кислородные соединения (комплексы) Сд. О, свободная энергия образования которых далеко не достигает свободной энергии образования СО2 ( 22). [c.175]

В настоящем параграфе дается краткий обзор тех методов, которые применяются для определепня стандартных свободных энергий образования различных соединений из элементов и свободных энергий химических реакций. [c.101]

Однако абсолютные значения свободной энергии химических реагентов не известны. В настоящее время для многих соединений определены только относительные значения величин AG. Относительные значения свободной энергии требуют использования также относительных точек отсчета. Поэтому принимают, что свободная энергия стабильных форм элементов при температуре 25 °С и давлении 10 Па равна нулю . Свободная энергия образования различных соединений вычисляется на предположении, что она равна изменению энергии. Стандартная энергия образования соединения из элементов есть изменение свободной энергии реакции, в которой реагируют элементы при условии, когда все реагенты и продукты находятся в стандартном состоянии (выражают в джоулях на моль). Например, свободная энергия образования N 0 при температуре 25 °С равна —212,49 кДж/моль. Это означает, что стандартная сво-болиля энергия реакции [c.77]

Металлы, получаемые электролизом расплавленных сред, имеют ряд общих физико-химических свойств. Все они обладают больпюй химической активностью Свободные энергии образования их соединений с кислородом, хлором и углеродом весьма велики. Например, свободная энергия образования АЬОз при 25°С равна 399000 шл/гмоль. Большая свободная энергия образования окислов и других соединений затрудняет получение этих металлов обычным восстановлением углеродом и т. п. Электролизом водных растворов удается получить лишь те металлы, потенциал выделения которых в данных условиях (состав электролита, температура, плотность тока и др.). положительнее потенциала выделения водорода. [c.401]

Активация при адсорбции есть явление, носящее признаки некоторой специфичности гораздо больше шансов, произвольно комбинируя ион и носитель, получить адсорбционное соединение с меньшей активностью, чем свободный ион, нежели достигнуть противоположного эффекта, т. е. активировать ион. Последнее наблюдается в каталазном процессе для ионов железа на угле и графите, ионов кобальта и никеля на силикагеле. В окси-дазном процессе ионы желбза активируются на графите, а ионы меди при адсорбции на специфическом белке — инсулине (ионы железа инактивируются инсул11ном). Следует подчеркнуть, что соли железа способны давать с графитом настоящие химические соединения, включающие большое число атомов углерода. Однако адсорбционная активация есть следствие образования не типичного химического соединения, а некоторогометаста-бильного комплекса, более богатого энергией, чем химическое соединение. Это показано автором на примере ионов кобальта, энергия связи которых с силикагелем возрастает с течением времени, в то время как каталитическая активность падает. [c.215]

При химическом взаимодействии на границе покрытия с субстратом возникают химические связи и образуются новые химические соединения. Считается, что работа адгезии прямо связана со свободными энергиями образования соответствующих соединений. Чем более отрицательна свободная энергия образования соединения А(Зобр в монослое, тем выше работа адгезии. Например, на границе металл — окисел образуются новые связи Ме—О. Поэтому адгезия оксидных (силикатных) расплавов к металлам должна возрастать по мере увеличения свободных энергий образования соответствующих окислов, т. е. сродства металла к кислороду. [c.192]

Нерешен также и вопрос о ковалентном катализе. В ряде ферментативных реакций образуются промежуточные соединения с ковалентной связью между ферментом и субстратом [29, 48, 49]. В качестве примера можно указать на протеазы, где в ходе ферментативной реакции образуется ацилфермент (см. гл. IV). Трудно сказать, почему реакция не протекает прямо, а идет через образование промежуточного соединения с ферментом (или коферментом). В этом отношении Дженкс [29] указал, что именно здесь могут быть заложены важные химические закономерности ферментативного катализа, которые в настоящее время почти или вообще не поняты . Не исключено, однако, что причина простая, а именно, что в ковалентно-связанном промежуточном соединении легче, чем в сорбционном фермент-субстратном комплексе, реализуются различного рода механизмы напряжения, которые позволяют использовать свободную энергию сорбции химически инертных субстратных фрагментов на ферменте на понижение активационного барьера скоростьлимитирующей химической стадии (см. 4 этой главы). Возможно, наличие промежуточных соединений в ферментативных механизмах отражает лишь сложную картину участия в реакции большого числа функциональных групп, многие из которых вообще склонны образовывать ме-тастабильные продукты (как, например, имидазольная группа [29]). Иными словами, образование промежуточных соединений хотя и сопровождает ферментативный катализ, но, возможно, не имеет прямого отношения к наблюдаемым ускорениям. [c.66]

Итак, при образовании химического соединения обычно происходит перестройка электронной оболочки свободного атома. Кроме указанной выше перестройки электронной конфигурации, возможна и более существенная перестройка электронной оболочки, когда электрон атома в молекуле смещается к одному или нескольким другим атомам молекулы, что приводит к образованию дополнительной ионной связи. Например, в некоторых соединениях (NH4Br, NH4 I и др.) атом азота выступает в виде положительного иона N" . При переходе одного электрона атома азота к другим атомам молекулы образуется положительный ион азота с электронной конфигурацией (ls) (2s) (2р) , соответствующей четырехвалентному атому углерода, поэтому ион азота в состоянии удержать четыре атома водорода и образовавшийся отрицательный ион атома галоида. Хотя такая перестройка электронных оболочек требует энергии, эта энергия с избытком компенсируется энергией, выделяющейся при обра-. зовании связи атомов в молекуле. [c.635]

Прежде всего необходимо всиомнить (см. стр. 179), что образование М(0) в npoTie e химического восстановления (например, водородом) чаще всего термодииамически невыгодно, если исходить из соединений с такой свободной энергией образования, какую имеют окислы металлов. Тем не менее целесообразно обсудить поведение изолированного атома М(0) на поверхности носителя. [c.252]

Для точного вычисления теплоты сгорания топлива нужно определить сумму теплот горения химических веществ, входящих в его состав. Теплоты образования органических веществ могут быть вычислены из их теплот горения и из теплот горения углерода и водорода. Если теплоты горения углерода и водорода определены в настоящее время с большой точностью, то для определения теплот горения различных органических веществ нужно з нать не только их оостав, но и строение. Известно, что теплоты горения органических соединений обнаруживают ряд закономерностей. Так, в гомологических рядах каждый последующий член ряда обладает теплотой горения на 153— 160 кал1г-моль больше предыдущего. Теплоты горения изомеров отличаются небольшими величинами — порядка нескольких килокалорий, причем у соединений с прямой целью они больше, чем у изомеров с разветвленной цепью. Сопоставление теплот образования разных соединений дает возможность вычислить для каждого рода связи величину энергии, которая всегда более или менее одинакова в различных соединениях. Сумма энергии связей приблизительно равна энергии образования молекулы соединения из свободных атомов. [c.29]

Изменение свободной энергии АО при каком-либо процессе или при химической реакции, подобно тепловому эффекту, не зависит от того, через какие промежуточные стадии совершается превращение. Оно зависит лишь от свободных энергий начального и конечного состояний. Если бы значение АО при протекании процесса в одном направлении не было бы численно равно и обратно по знаку величине, относящейся к обратному процессу, то это означало бы возможность производства работы при постоянной температуре, запрещаемую вторым законом термодинамики. Поэтому так же, как при вычислении теплот реакций, можно пользоваться правилом, согласно которому изменение свободной энергии при каком-либо процессе равно разности между суммой свободных энергий образования продуктов реакции и суммой свободных энергий образования исходных веществ. В справочниках имеются данные, как и о теплотах образования, о стандартных изменениях свободной энергии при образовании соединений из элементов. Сведения даны для температуры 25° С (298 К) при условии, что давление всех газообразных участников реакции равно 1 ат. Так как элементы и соединения могут существовать в разных полиморфных состояниях (например, графит и алмаз, серое и белое олово, кремнезем в виде кварца, крйстобалита и тридимита), то в таблицах в качестве стандартных принимают состояния, устойчивые при 25° С. Изменения свободной энергии при образовании соедине- [c.68]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология