깁스자유에너지와 평형상수

소개글

깁스자유에너지와 평형상수에 대한 보고서 자료입니다.

목차

< 서 론 >
*** Willard Gibbs (1839-1903)

< 본 론 >
Ⅰ. Gibbs free Energy
Ⅱ. 평형상수
Ⅲ. 자유에너지와 평형상수의 관계

< 결 론 >

본문내용

화 에너지가 모두 감소됨으로 인하여 반응속도는 증가되지만 평형상수 값은 변화되지 않는다. 즉, 화학반응에서 촉매를 사용하며 반응속도는 변화되지만 속도 상수 값은 변화되지 않는다.
Ⅲ. 자유에너지와 평형상수의 관계
평형에서는 자유에너지 변화가 0이다. 자유에어지 변화가 반응의 자발성의 척도이므로 정반응과 역반응이 일어날 확률이 같다는 뜻이다. 평형에서 이란 사실은 반응물과 생성물의 자유에너지가 같으므로 알짜반응이 일어나지 않는다는 것이다. 반응의 평형상수 K응 반응성분들의 농도의 비와 곱으로 정의한다. 반면에 자유에너지 변화는 반응물과 생성물의 자유에너지가 같으므로 알짜반응이 일어나지 않는다는 것이다. 반응의 평형상수 K는 반응성분들의 농도의 비와 곱으로 정의한다. 반면에 자유에너지변화는 반응물과 생성물의 값들을 더하거나 빼줌으로써 계산된다. 따라서 자유에너지 변화와 K사이에 관계가 있다면 자유에너지는 K의 대수에 비례할 것이라 예측할 수 있다. 아래 유도되는 식은 매우 중요하다.(!)가 식은 평형을 간단히 측정하여 계의 열역학적 성질들의 이해에 크게 도움이 되고 (2)화학반응의 G 를 측정하는 중요한 방법이 된다.
열역학의 식들을 일정한 온도에서 이상기체들의 반응으로부터 쉽게 유도 할 수 있다. 기본식은 dG = VdP - SdT 으로부터 일정한 온도에서는
LEFT ( { G} over { T } RIGHT ) _P =-S
LEFT ( { G} over { T } RIGHT )_P = { G-H} over {T }
LEFT ( { (G/T)} over { T } RIGHT )_P = {1} over {T } LEFT ( { G} over { T } RIGHT )_P - { G} over {T_2 }
LEFT ( { (G/T)} over { T } RIGHT )_P = { -H} over {T_2 }
이상 용액에서는 각성 분의 증기압이 그 농도에 비례하므로 농도로 표시된 식을 유도 할 수 있다.
용액 반응 A
LRARROW
B와 같이 평형에 있는 간단한 두 성분 계에 대하여 K와 G의 관계식을 유도한다. SUGAR의 이성질화 반응이 이런 반응의 예가 될 것이다.
G=nA A + nB
일정한 온도에서의 식을 유도하였다.K와 마찬가지로 G 값도 T에 따라 변화한다.
DELTA G^ /T= -RlnK_P 와 LEFT [ ( DELTA G^ /T)/ T RIGHT ]_P =- DELTA H^ /T_2
LEFT ( { lnK_P} over { T } RIGHT )_P = { DELTA H^ } over {RT^2 }
van't Hoff식과 적분식은 두 가지 이유에서 중요하다. (1)한 온도에서의 K를 알고 H 를 알면 다른 온도에서 K를 계산할 수 있다.(2)두 온도에서 K를 측정하면 H 를 계산할 수 있다.
H 〉0이면 T에 따라 K가 증가하므로 온도가 상승하면 반응생성물이 더 많이 생성되어 반응의 정도가 증가한다. 흡열반응일 때에는 온도를 상승 시켜 필요한 열을 공급해주면 반응정도가 증가하는 것이므로 쉽게 이해할 수 있다.
K의 온도 의존성에 있어서 엔트로피 변화는 거의 영향을 미치지 않는다. 그렇다고 엔트로피가 반응의 성질에 포함되지 않는다는 뜻은 아니다.
lnKP = -
{ { G}^{0 } } over {RT }
T에 대하여 미분하면
{ dln { K}^{P } } over {dT }
= -
{ 1} over {R }
.
{ d( { G}^{ 0}/T )} over {dT }
Gibbs-Helmholtz :
{ d ln { K}_{ P} } over {dT }
=
{ { H}^{ 0} } over {R { T}^{2 } }
or
{ d { log}_{10 } } over {dT }
=
{ { H}^{ 0} } over {2.303R { T}^{2 } }
식에서 보면 S 값은 K의 값에서 온도에 무관한 부분이므로 이 부분은 반응물과 생성물의 실제적인 분자구조에 근거하고 있다. 이 기본적인 값에 H 와 온도에 의존하는 성분이 더해진다.
화학반응을 다룰 때 반응의 정도에 대해 언급해야 학 경우가 흔히 있으며 이때는 보통 평형상수 값으로 해석한다.K〈〈1일 때 반응이 매우 비효과적이며 K 〉〉1일 때는 반응이 강하게 오른 쪽으로 진행된다
< 결 론 >
지금까지 Gibbs의 자유에너지에 대해 알아보았고 이것과 평형상수에 관한 관계도 알아보았다. 어려운 식들과 함께 나와서 잘 이해는 가지 않았지만은 조금은 알 것같다. 실제적의 자발적인 과정에서 얻어지는 일의 실제량은 G가 나타내는 최대 값은 항상 적다는 것을 알게 되었다. 그리고 한 특정한 변화에 대한 G값을 알면 반응의 진행방향을 결정할 수 있다는 관계가 나타났다. G가 음일 때는 반응이 자발적으로 일어나고 G가 양일 때는 역방향으로 반응이 일어나고 G가 0일 때는 계가 동적 평형상태에 이르게 된다. 마지막으로 G에 의해 반응이 자발적이라는 것은 알 수 있으나 그 변화가 어떤 속도로 일어나는가는 알 수 없다는 것을 알 수 있다.
[정리]
① 평형상수를 정성적으로 해석한다.
평형상수의 크기로부터 반응의 생성물과 반응물중 어느쪽으로 유리하게 진행되는지 알 수 있다.
② 화학반응의 진행방향을 예측할 수 있다.
평형상태에 있지 않는 혼합물에서 반응혼합물에 존재하는 물질의 농도를 평형 상수식에 대입하여 평형상수식에 대입하여 평형상수 KC의 값과 비교하므로 방향을 예측할 수 있다.
③ 농도를 계산할 수 있다.
반응에 대한 평형상수의 값을 알면 처음 농도로 부터 평형상태의 조성 즉, 성분비를 알 수 있다.
표준 Gibbs에너지와 평형상수 사이의 관계
G0 = -RTlnK0
G = G0 + RTln(
{... {[Y] }^{y } { [Z]}^{Z } } over { { [A]}^{a } {[ B]}^{b }.... }
)U
< 참 고 문 헌 >
1. 물 리 화 학 희 중 당 여철현외 2인
2. 이화학대사전 법경출판사 성백룡외 4인
3. 물 리 화 학 자유아카데미 ROBERT. A. ACCERTY
4. Physical Chemistry Houghton Mifflin LAIDLER/MEISER

키워드

깁스에너지,   자유에너지,   평형상수,   열역학,   열역학,   화학