Для рассчета возможности протекания реакции в стандартных условиях в изолированной системе или в закрытой системе, нам понадобится знание о стандартных энтальпиях образования реагентов и продуктов.
1. Расчет в изолированной системе:
В изолированной системе тепловой обмен с окружающей средой отсутствует, поэтому для определения возможности протекания реакции в стандартных условиях в изолированной системе, нам нужно знать изменение свободной энергии Г.
Известно, что для изолированной системы изменение свободной энергии Г определяется выражением:
ΔГ = ΔН - ТΔS,
где ΔH - изменение энтальпии, ΔS - изменение энтропии, Т - температура в Кельвинах.
Предположим, что данная реакция протекает в спонтанном направлении (т.е. сами реагенты превращаются в продукты реакции).
Исходя из направления реакции N2(r) + O2(r) = 2NO(r), оба реагента (N2 и O2), состоят из двух молекул каждый. В результате реакции образуется 2 молекулы NO.
При этом известны следующие значения стандартной энтальпии образования веществ:
ΔH(N2) = 0 кДж/моль
ΔH(O2) = 0 кДж/моль
ΔH(NO) = 90,3 кДж/моль
Также известно, что температура в стандартных условиях T = 298 К.
Тогда, для расчета изменения свободной энергии Г при протекании реакции в изолированной системе, мы можем использовать следующую формулу:
Так как получился положительный результат для изменения свободной энергии, то реакция N2(r) + O2(r) = 2NO(r) может протекать в стандартных условиях в изолированной системе.
2. Расчет в закрытой системе:
В закрытой системе тепловой обмен с окружающей средой возможен, поэтому для определения возможности протекания реакции в стандартных условиях в закрытой системе, нам помимо изменения свободной энергии Г, понадобится знание изменения энтропии ΔS системы.
Известно, что изменение энтропии ΔS также определяется выражением:
ΔS = ΣnΔS(продукты) - ΣnΔS(реагенты)
где n - коэффициенты перед формулами веществ.
Для нашей реакции имеем:
ΔS = (2 × ΔS(NO)) - (1 × ΔS(N2) + 1 × ΔS(O2))
Однако, нам дано только изменение энтропии для известного количества веществ (при 1 моль), поэтому все расчеты необходимо произвести для 1 моля веществ.
