2.4.3 标准摩尔生成吉布斯自由能

与标准生成热概念相似，将处于标准状态下各元素的指定单质的标准生成吉布斯自由能定为0，则可以定义各种物质的标准生成吉布斯自由能。

化学热力学规定，某温度下由处于标准状态的各元素的指定单质生成1 mol某物质的吉布斯自由能改变量称为这个温度下该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能，简称标准生成自由能或生成自由能，用符号△_rG_m^Θ表示，单位是kJ·mol^-1。

例如，反应

C(石墨)+O₂(g)=CO₂(g) △_rG_m^Θ=-394.4kJ·mol^-1

则气态CO₂的标准摩尔生成吉布斯自由能△_fGm^Θ=-394.4kJ·mol^-1。

与标准生成热相似，标准生成吉布斯自由能△_fGm^Θ需也是相对值，即以指定单质的吉布斯自由能为0的相对值。

2.4.4 标准吉布斯自由能变的计算

1. 由标准摩尔生成吉布斯自由能求得

查表可获得各种物质的标准摩尔生成吉布斯自由能数据，利用标准摩尔生成吉布斯自由能可求算反应的△_rG_m^Θ

【例2-9】求反应ZnSO₄(s)=ZnO(s)+SO₃(g)在298K时的△_rG_m^Θ。已知

2.由吉布斯-亥姆霍兹公式求得

由吉布斯自由能的定义

G=H-TS

得吉布斯-亥姆霍兹公式

△_rG_m^Θ=△_rH_m^Θ-T△_rS_m^Θ

由反应的熔变和熵变可求得反应的吉布斯自由能变△_rG_m^Θ。由吉布斯-亥姆霍兹公式可知，温度对反应的吉布斯自由能变影响较大。298K时的△_rG_m^Θ一般不能用于其他温度。

【例2-10】已知如下热力学数据

求反应2NO₂(g)=N₂O₄(g)在318K和338K时的△_rG_m^Θ

解由

得

由

温度对反应焓变和反应熵变影响较小，所以可由吉布斯-亥姆霍兹公式计算其他温度时的△_rG_m^Θ。

由

吉布斯-亥姆霍兹公式综合了△_rH_m^Θ和△_rS_m^Θ对反应方向的影响，根据△_rH_m^Θ和△_rS_m^Θ盒的符号，可以预测△_rG_m^Θ的符号，进一步可预测反应的趋势。结果如下：

上表说明，若△_rH_m^Θ品和△_rS_m^Θ需符号相同，反应方向与温度有关；若△_rH_m^Θ品和△_rS_m^Θ符号不相同，反应方向与温度无关。

随着温度的改变，反应的方向可能发生逆转，即反应的吉布斯自由能的符号发生变化。根据吉布斯-亥姆霍兹公式可以求得反应逆转温度，即反应的吉布斯自由能为0的温度。

由

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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