Spontan eller icke spontan reaktion
Hej,
Jag har fått den här uppgiften:
Jag tänker att man måste använda sig av Gibbs fria energi men vet inte riktigt hur jag ska gå tillväga. Tacksam för hjälp!
Hur beräknar man Gibbs fria energi utifrån entalpi, entropi och temperatur?
ΔG = ΔH – T * ΔS
Vad har H och S för värden för reaktanterna respektive produkterna?
Vilket uttryck för du för ΔG(T)?
Smaragdalena skrev:Vad har H och S för värden för reaktanterna respektive produkterna?
Vilket uttryck för du för ΔG(T)?
Reaktanterna:
N2 har H=0 och S=191,5
3 H2 har H=0 och S=3*130,58
Produkterna:
2 NH3 har H=2*-46,19 och S=3*192,5
Tänker jag helt fel...?
Det ser vettigt ut så långt. Vad blir ΔH respektive ΔS? Sätt in värdena i ΔG = ΔH – T * ΔS.
Det här inlägget kan hjälpa dig en bit på vägen:
Smaragdalena skrev:Det ser vettigt ut så långt. Vad blir ΔH respektive ΔS? Sätt in värdena i ΔG = ΔH – T * ΔS.
Det är där jag inte fattar hur jag ska göra, hur ska man räkna ut H och S för reaktanterna sammanlagt? Därefter förstår jag att man tar produktens delta H och S subtraherat med reaktanternas delta H och S. Men hur kommer jag som sagt fram till vad H och S är för reaktanterna?
Teraeagle skrev:Det här inlägget kan hjälpa dig en bit på vägen:
Tack så mycket!
Smaragdalena skrev:Det ser vettigt ut så långt. Vad blir ΔH respektive ΔS? Sätt in värdena i ΔG = ΔH – T * ΔS.
Behöver man sätta in några värden i formeln och göra beräkningar verkligen eller räcker det med att resonera eftersom ΔG redan är givet?
Du verkar missa att det som finns angivet är Gibbs FRA energi för bildning av ammoniak vid rumstemperatur, men man vill att du skall berätta om reaktionen är spontan eller inte vid olika temperatur er. Du behöver sätta in värden och resonera därifrån.
Smaragdalena skrev:Du verkar missa att det som finns angivet är Gibbs FRA energi för bildning av ammoniak vid rumstemperatur, men man vill att du skall berätta om reaktionen är spontan eller inte vid olika temperatur er. Du behöver sätta in värden och resonera därifrån.
Jag har försökt göra en uträkning kring detta:
ΔH och ΔS mellan reaktanter och produkter:
ΔH = 0 – (-46,19) = 46,19
ΔS = 583,24 – 577,5 = 5,74
Insatt i formeln för Gibbs fria energi:
ΔG = ΔH – T * ΔS
ΔG = 46,19 – T * 5,74
Det borde betyda att T ska vara mer än ca 8 för att reaktionen ska bli spontan. Men eftersom T har enheten kelvin känns detta svar väldigt orimligt...
Vad har jag gjort för fel?
Det finns ett par fel. Till att börja med har du kastat om ordningen på produkter och reaktanterna när du beräknar reaktionsentalpin. Du har även missat att ta hänsyn till koefficienterna vilket du däremot hade gjort i inlägg #5.
Sen virrar du till det för dig själv när du inte tar med några enheter i dina beräkningar. Om du hade gjort det hade du kanske sett att entropin är angiven i J/(mol*K) medan entalpin är angiven som kJ/mol. Den ena är alltså i joule och den andra i kilojoule.
Teraeagle skrev:Det finns ett par fel. Till att börja med har du kastat om ordningen på produkter och reaktanterna när du beräknar reaktionsentalpin. Du har även missat att ta hänsyn till koefficienterna vilket du däremot hade gjort i inlägg #5.
Sen virrar du till det för dig själv när du inte tar med några enheter i dina beräkningar. Om du hade gjort det hade du kanske sett att entropin är angiven i J/(mol*K) medan entalpin är angiven som kJ/mol. Den ena är alltså i joule och den andra i kilojoule.
Nu när jag försökt rätta till felen men jag får då ett nästan ännu mer orimligt svar enligt mig:
ΔH och ΔS mellan reaktanter och produkter:
ΔH = -92,38 - 0 = -92,38 kJ = -92 380 J
ΔS = 583,24 – 577,5 = 5,74 J
Insatt i formeln för Gibbs fria energi:
ΔG = ΔH – T * ΔS
ΔG = -92 380 – T * 5,74
-92 380 / 5,74 ≈ -16 094,08 K
Vad är det nu jag har gjort fel?
Det skulle underlätta om du skriver vad det är för siffror du sätter in, så att vi inte behöver scrolla och räkna själva för att förstå vad det är du gör. Siffrorna för ΔH lyckas jag hitta (det är två gånger ΔHf för ammoniak respektive 0 för de andra), men vad använder du för data för att få värdena för ΔS?
Smaragdalena skrev:Det skulle underlätta om du skriver vad det är för siffror du sätter in, så att vi inte behöver scrolla och räkna själva för att förstå vad det är du gör. Siffrorna för ΔH lyckas jag hitta (det är två gånger ΔHf för ammoniak respektive 0 för de andra), men vad använder du för data för att få värdena för ΔS?
Här har jag med hela min beräkning, hoppas det går att tyda bättre nu
Reaktanterna har följande värden:
N2 (g) – H = 0 och S = 191,5
3 H2 (g) – H = 0 och S = 3 * 130,58 = 391,74
Totalt för reaktanterna: H = 0+0 = 0 och S = 191,5+391,74 = 583,24
Produkterna har följande värden:
2 NH3 (g) – H = 2 * -46,19 = -92,38 och S = 3 * 192,5 = 577,5
ΔH och ΔS mellan reaktanter och produkter:
ΔH = -92,38 - 0 = -92,38 kJ = -92 380 J
ΔS = 583,24 – 577,5 = 5,74 J
Insatt i formeln för Gibbs fria energi:
ΔG = ΔH – T * ΔS
ΔG = -92 380 – T * 5,74
-92 380 / 5,74 ≈ -16 094,08 K
2 NH3 (g) – H = 2 * -46,19 = -92,38 och S = 3 * 192,5 = 577,5
När du räknar ut entropin ska du multiplicera med 2, inte 3. Det finns två mol ammoniak i formeln.
ΔS = 583,24 – 577,5 = 5,74 J
Nu har du tagit reaktanter minus produkter, det ska vara tvärt om. I entalpiberäkningen har du gjort rätt.
Teraeagle skrev:ΔS = 583,24 – 577,5 = 5,74 J
Nu har du tagit reaktanter minus produkter, det ska vara tvärt om. I entalpiberäkningen har du gjort rätt.
ΔH och ΔS mellan reaktanter och produkter:
ΔH = -92,38 - 0 = -92,38 kJ = -92 380 J
ΔS = 577,5 - 385 = 192,5 J
Insatt i formeln för Gibbs fria energi:
ΔG = ΔH – T * ΔS
ΔG = -92 380 – T * 192,5
-92 380 / 192,5 ≈ 479,9 K = 206,75 *C
Tack, har försökt rätta till felen igen, ser detta rimligt ut?
Är sista raden en uträkning för vilken temperatur det är jämvikt vid, vid atmosfärstryck (om jag tänker rätt fast det är sent)?
Smaragdalena skrev:Är sista raden en uträkning för vilken temperatur det är jämvikt vid, vid atmosfärstryck (om jag tänker rätt fast det är sent)?
Jaa exakt, vid vilket temperatur som är gränsen för om reaktionen sker spontant eller inte. Om T är mer än det blir delta G negativt och därmed spontan, annars inte.
Har jag tänkt rätt och kommit fram till rätt svar?
Då borde du i alla fall skriva det också.
Smaragdalena skrev:Då borde du i alla fall skriva det också.
Har skrivit ett svar där jag förklarar mer, tusen tack för all hjälp, nu tar jag sommarlov!
Inte sommarlov än! Entropiberäkningen är fortfarande inte rätt. Man kan se det ganska snabbt eftersom man minskar mängden gaspartiklar i reaktionen vänster till höger och då måste entropi sjunka, medan din ökar.
Gå igenom siffrorna en gång till, det finns slarvfel.
