当前课程知识点：大学化学 > 第七章 化学反应的方向 > 7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算 > Video
同学们好
下边我们继续
关于吉布斯自由能
判据的学习
在前两节当中
我们通过
孤立体系的熵判据
还有封闭系统当中的
热力学第一定律的推演
帮大家构造了
吉布斯自由能的
数学表达式
同时呢我们也讨论了
在封闭体系当中
自发过程与体系的
吉布斯自由能变化
之间的关系
那么这一节呢
我们将重点讨论
标准吉布斯自由能的
计算问题
从上一节的讨论当中
同学们已经了解到
吉布斯自由能
无论从哪种方式来推演
它们的数学表达式
是完全一致的
也就是
它是由这样5种状态函数
通过代数运算所构成的
由于构成吉布斯自由能的
这5种函数
都具有状态函数的特征
那么毫无疑问
所构成的
这样一个吉布斯自由能
也就具有了
状态函数的特征
也就是说
当系统的状态一定的时候
吉布斯自由能
具有特定的值
当系统的状态
发生改变的时候
吉布斯自由能值呢
也就会随之而发生改变
而它的改变量
只与我们的
终态和终态之差有关
而与过程无关
所以 毫无疑问的是
吉布斯自由能
是一种典型的状态函数
了解了吉布斯自由能的性质
进一步地我们来看
标准反应的吉布斯自由能
它的物理内涵
又是怎样的呢
如果同学们还记得
我们在前述
热化学方程式当中
讨论的标准反应的焓变
我们就会看到
在这里我们讨论
标准反应吉布斯自由能的时候
所用的条件和描述的语言
和我们的前述的
标准反应焓变
几乎同出一辙
我们来看
标准反应吉布斯自由能
同样定义的是
在一定的温度
和标准状态下
看到这两句话
同学们马上就反应出来
标准状态是指
我们的压力为100kPa
而温度呢
是我们测量或研究的
具体的温度的状态
当温度和我们的标准状态
确定了以后
化学反应前后的系统的
吉布斯自由能的变化呢
就称为标准的
吉布斯自由能
表示标准反应
吉布斯自由能的符号
与标准焓变的符号
极其相似
所不同的
就是我们用G
代替了相应的H
由前边的
吉布斯自由能的数学表达式
我们不难发现
吉布斯自由能具有焓变
和温度与熵乘积的
这样一个物理量纲的特征
所以
我们的标准反应
吉布斯自由能呢
它的量纲与焓变完全相同
也是kJ
了解了
标准反应吉布斯自由能
我们进一步地来探讨
标准摩尔生成
吉布斯自由能
那么关于
标准摩尔生成
吉布斯自由能呢
同学们一下又可能回忆起了
我们前述讨论的
标准摩尔生成焓
我们来细细地看一下
对于标准摩尔生成
吉布斯自由能的
条件的限定
与我们对于标准摩尔生成焓
也是完全相同的
这里我们通常
测量的温度呢
选用的是IUPAC的参考温度
是298.15K
因此
这也是我们在
热力学查表当中
最常看到的环境的条件
在这样的温度
和标准状态下呢
由稳定的单质
生成1mol某物质时
反应的吉布斯自由能变化
就是该物质的
标准摩尔生成
吉布斯自由能
名字看起来似乎有点长
但是同学们掌握了这个规律
标准摩尔生成
吉布斯自由能
这4个层次
那么我们对于整个
这样一个概念的
物理内涵理解
就能够把握住它的实质
这样一个参数
它的表达式呢
也和我们前边的
标准摩尔生成焓
极其的相似
也是在这里
我们仅仅换了一个
H和G之间的调换
这当中f呢
它的下标的含义
仍然是生成
也就是英文的formation
它的量纲呢
由于我们增加了
单位物质的量
所以它的量纲
也和我们的
标准摩尔生成焓一样
是kJ·mol-1
这里要注意的是
所谓稳定单质的
标准摩尔生成
吉布斯自由能
它是我们了解
所有物质的
吉布斯自由能的
一个重要的基础
而在热力学当中
我们专门把稳定单质的
标准摩尔生成
吉布斯自由能
规定为零
这一点和我们的
标准摩尔生成焓
完全一致
我们所要关注的是
什么是我们的物质的
稳定单质形态呢
还像我们前述了解的
对于碳的同素异形体来讲
石墨就是碳
它的多种同素异形体当中的
稳定的单质的形式
而金刚石呢
就是非稳定单质
同样的例子
同学们还可以类比
红磷、白磷和黑磷
以及其它具有
多种不同类型的
同素异形体的
它们的相关的性质
对这一概念呢 加深理解
同时
像标准摩尔生成焓一样
标准摩尔生成
吉布斯自由能呢
也具有其完全表示符号
这个符号除了前边
我们统一的表示符号以外
针对不同物质的组成
它的相状态
以及它所处的温度
我们还有这样
完整符号的表达式
如果我们把
相关的数值和完全符号
写在同一个方程当中的话
这时候
这个式子所表达的
就是298K
NH3处在气态的状态下
1mol的NH3
在这样的环境当中
所具有的
标准摩尔生成
吉布斯自由能
它的数值呢
是-16.3kJ·mol-1
有了这样的概念
对于我们后续利用
标准摩尔生成
吉布斯自由能
来计算反应的
标准吉布斯自由能的时候
就有了很好的
数学和物理的基础
那么接下来
我们来看
标准摩尔反应
吉布斯自由能
如何与我们的
物质的量之间
进行相应的数学关联
所谓的标准摩尔反应
吉布斯自由能呢
是指在一定的温度
和标准状态下
对于每单位反应进度变化
也就是反应进度
△ξ等于1mol的时候
这时候某反应的
吉布斯自己能的变化量
也就称为该反应的
标准摩尔反应
吉布斯自由能
符号呢和我们前述的
标准反应
吉布斯自由能是一样的
只是在这里增加了
摩尔的下标
r呢
这里仍然是
reaction的简写
量纲呢是kJ·mol-1
由于标准反应
吉布斯自由能
与参与反应的
物质的量有关
那么这时候
在等温、等压
和标准状态下
如果我们要确定
这个反应的
吉布斯自由能的变化
那么就需要
考虑我们参与反应的
物质的量△n
或者是针对我们确定的
反应方程
而确定的反应进度△ξ
通过我们整个反应的
标准的吉布斯自由能的变化
与△ξ之间的关系
我们可以计算出
整个反应的
标准摩尔反应
吉布斯自由能的变化
同样
我们如果把相应的
这样一个参数
也就是反应进度
与我们的
标准摩尔反应
吉布斯自由能
两者之间的乘积
来表述的话
也就是我们整个反应的
标准的吉布斯自由能的变化
理解了这样的关系
我们接下来
还要看在
正逆反应过程当中
标准反应
吉布斯自由能的变化
与正逆反应之间的
数学关系
和我们了解前述的
正逆反应当中的
标准摩尔焓变规律一样
对于正向反应的
标准摩尔反应的
吉布斯自由能
它的数值如果是
237.2kJ·mol-1的话
同学们很容易想到
它的逆向的反应呢
一定是具有相同的数值
但符号上
却是完全相反的
这样一个标准的
摩尔反应吉布斯自由能
这两者之间的相互关系
正好是被我们用来作为
吉布斯自由能判据的
重要的理论依据
而如何建立和用好
吉布斯自由能判据呢
我们在下一章当中
再帮大家
作详细的介绍
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
