1. L'equazione chimica equilibrata:
L'equazione chimica equilibrata per la reazione è:
N₂ (G) + 3H₂ (G) ⇌ 2NH₃ (G)
2. Cambiamento di energia libera di Gibbs standard (ΔG °)
È necessario il cambiamento di energia libera di Gibbs (ΔG °) per questa reazione. Puoi trovare questo valore in una tabella di dati termodinamici. Per la formazione di ammoniaca, ΔG ° è in genere di circa -33,3 kJ/mol a 298k.
3. Il quoziente di reazione (Q)
Il quoziente di reazione (Q) è una misura delle quantità relative di reagenti e prodotti in qualsiasi momento. Viene calcolato usando le pressioni parziali dei gas:
Q =(p (nh₃) ²) / (p (n₂) * p (h₂) ³)
Collegare le pressioni parziali date:
Q =(2,0²) / (2,5 * 2,75³)
4. Il cambiamento di energia libera di Gibbs (ΔG)
La relazione tra ΔG, ΔG ° e Q è data da:
ΔG =ΔG ° + rtln (Q)
Dove:
* R =costante di gas ideale (8.314 J/mol · K)
* T =temperatura in Kelvin (298K)
Ora, sostituisci i valori:
ΔG =-33,3 kj/mol + (8.314 J/mol · K * 298 K * Ln (Q))
Note importanti:
* Converti KJ/mol in J/mol per coerenza nelle unità.
* Assicurati di utilizzare il valore corretto per ΔG ° da una fonte affidabile.
* Il valore di ΔG sarà negativo se la reazione favorisce la formazione del prodotto nelle condizioni indicate.
Calcolo:
1. Calcola Q:Q =(2,0²) / (2,5 * 2,75³) ≈ 0,16
2. Converti ΔG ° in j/mol:ΔG ° =-33,3 kj/mol * 1000 J/kJ =-33300 J/mol
3. Calcola ΔG:
ΔG =-33300 J/mol + (8.314 J/mol · K * 298 K * ln (0,16)) ≈ -38422 J/mol
Pertanto, il cambiamento di energia libera di Gibbs (ΔG) per la reazione di azoto e idrogeno per formare ammoniaca a 298k, date le pressioni parziali fornite, è di circa -38,4 kJ/mol.
Questo valore negativo indica che la reazione è spontanea (favorisce la formazione del prodotto) in queste condizioni.
