깁스 자유 에너지는 일정한 압력과 일정한 온도에서 열역학적 시스템에 의해 수행 된 최대 작업을 정의합니다. ‘G’는 깁스 자유 에너지를 나타내는 데 사용되며 줄라도 또는 킬로 줄로 표현됩니다. 이 에너지는 또한 시스템에서 작업을 수행하는 데 사용할 수있는 시스템에 존재하는 에너지의 양으로 해석 될 수 있습니다. 깁스 자유 에너지 및 셀의 EMF에 대한이 메모는이 주제에 대해 알아야 할 모든 것을 제공합니다.
깁스 자유 에너지 란 무엇입니까?
Gibbs 자유 에너지는 열역학에서 시스템에서 수행 한 최대 작업을 계산하는 데 사용되는 열역학적 전위입니다. 따라서 제 2 차 열역학 법칙에 따르면 온도와 압력의 표준 조건 하에서 최소한의 깁스 자유 에너지를 달성하는 자연스러운 경향이 있다고합니다.
따라서 깁스 자유 에너지 g의 변화는 온도가 일정하게 유지 될 때 엔탈피 H 및 엔트로피의 변화와 같다고 말할 수 있습니다.
ΔG =ΔH - TΔS
여기서 ∆ g =깁스 자유 에너지의 변화
∆ H =엔탈피의 변화
t =kelvin의 온도
∆S =엔트로피의 변화
g <0 일 때 반응은 자발적입니다.
g> 0 일 때, 반응은 자발적입니다.
반응은 g =0 일 때 평형 상태에있는 경향이 있습니다.
깁스 자유 에너지의 변화 계산
깁스 자유 에너지는 온도 의존적이지만 반응에 위상 변화가 없기 때문에 H와 S는 온도 독립적으로 취합니다. 따라서 H와 S가 알려진 경우 G를 계산할 수 있습니다.
G 계산 방법은 다음과 같습니다.
결합 엔탈피를 사용한 반응을 추정하여.
표준 형성 열을 사용하여 H를 계산하여.
표준 값을 사용하여 h와 s를 계산하여
자유 에너지 및 평형 상수
∆S 및 ∆H는 ∆G의 크기를 계산하는 데 사용되며, 평형 상수 k는 평형에서 생성물 및 반응물의 농도의 비율입니다. 따라서 우리는 K의 관점에서 ∆G를 표현할 수 있고 그 반대도 마찬가지라고 말할 수 있습니다.
∆G와 Q
의 방정식에 주어진 항을 결합합니다.∆G =∆G ° + rtlnq ………. (1)
여기서 ∆G °는 반응물과 생성물이 모두 표준 값임을 알려줍니다. 평형 (k =q)의 시스템의 경우 ∆G =0입니다. 따라서 ∆G와 K의 관계는
입니다.0 =∆G ° + rtlnq ………. (2)
∆G ° =- rtlnq ……………. (3)
방정식 1 &3을 결합하면
가됩니다∆G =rt ln q/ k
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제품의 표준 상태 ∆G =0 및 k> 1에서, 생성물은 평형에서 반응물 위에 형성된다.
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이와 반대, ∆G =0 및 k <1이면 반응물이 생성물을 통해 형성됩니다.
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그러나 ∆G =0 및 k =1이면 화학 반응에서 생성물이나 반응물이 선호되지 않습니다.
열역학 제 2 법칙
이 법은 자발성과 엔트로피의 아이디어를 기반으로합니다. 주어진 기준으로 정의 할 수 있습니다.
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법에 따르면 열역학의 모든 자발적인 프로세스는 역전 될 수 없습니다.
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또한 열을 작업으로 전환하면 에너지를 낭비하지 않는 것이 불가능하다고 명시되어 있습니다.
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전체 우주의 엔트로피는 계속 증가합니다.
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또한 시스템의 총 엔트로피 변경이 양수임을 정의합니다.
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자발적 반응은 시스템에서 외부 작업을 수행 할 필요가 없지만 비전문 반응에는 일정한 에너지 공급이 필요합니다.
세포의 EMF는 무엇입니까?
세포 또는 EMF의 전자 력은 셀의 두 전극 사이의 최대 전위차입니다. 또한 산화와 절반 반응 사이의 최대 전압으로 해석 될 수 있습니다. EMF는 세포가 전기 화학인지 또는 갈바니 세포인지를 알기 위해 사용됩니다.
셀의 emf =eox + e red
=ecathode + eanode
화학 반응이 평형을 얻을 때 세포의 EMF가 0이됩니다.
깁스 자유 에너지와 세포의 EMF 간의 관계
갈바닉 세포에서 깁스의 자유 에너지는 세포의 전자 력과 관련이 있습니다.
g =-nfe (셀)
여기서 n =no. 관련된 전자의 두부
f =Faraday 's constant
=1 Faraday
=96500 Coulombs
e =셀의 emf
반응물과 제품이 표준 상태에 제공되면
g =-nfecell
전하가 역 반응에서 갈바닉 세포를 통해 흐르면 최대 작업량은 갈바니 셀에 의해 수행됩니다. 세포에 의해 수행 된이 가역적 인 작업의 양은 깁스 자유 에너지의 감소를 초래합니다.
∆r g =-nfecell
이 방정식은 표준 셀 전위를 계산하는 데 사용될 수 있습니다. 모든 상당한 반응 종의 농도는 동일합니다 (세포) =e ° (세포).
결론
깁스 자유 에너지는 일정한 압력과 농도하에 열역학 시스템에 의해 수행 된 최대 작업입니다. 이 기사는 주로 깁스 자유 에너지와 세포의 EMF의 관계에 대해 이야기합니다. 이 연구 자료에 설명 된 깁스 자유 에너지와 셀 예제의 EMF 사이의 관계를 분석하여 주제를 더 잘 이해할 수 있습니다.
