1. La ecuación química equilibrada:
La ecuación química equilibrada para la reacción es:
N₂ (g) + 3h₂ (g) ⇌ 2nh₃ (g)
2. Cambio de energía libre de Gibbs estándar (ΔG °)
Necesita el cambio de energía libre de Gibbs estándar (ΔG °) para esta reacción. Puede encontrar este valor en una tabla de datos termodinámicos. Para la formación de amoníaco, ΔG ° es típicamente alrededor de -33.3 kJ/mol a 298k.
3. El cociente de reacción (q)
El cociente de reacción (Q) es una medida de las cantidades relativas de reactivos y productos en un momento dado. Se calcula utilizando las presiones parciales de los gases:
Q =(P (NH₃) ²) / (P (N₂) * P (H₂) ³)
Conecte las presiones parciales dadas:
Q =(2.0²) / (2.5 * 2.75³)
4. El cambio de energía libre de Gibbs (ΔG)
La relación entre ΔG, ΔG ° y Q viene dada por:
ΔG =ΔG ° + RTLN (Q)
Dónde:
* R =constante de gas ideal (8.314 j/mol · k)
* T =temperatura en Kelvin (298k)
Ahora, sustituya los valores:
ΔG =-33.3 kJ/mol + (8.314 j/mol · k * 298 k * ln (q))
Notas importantes:
* Convierta kj/mol a j/mol para obtener consistencia en unidades.
* Asegúrese de usar el valor correcto para ΔG ° de una fuente confiable.
* El valor de ΔG será negativo si la reacción favorece la formación del producto en las condiciones dadas.
Cálculo:
1. Calcule Q:Q =(2.0²) / (2.5 * 2.75³) ≈ 0.16
2. Convierta ΔG ° a j/mol:ΔG ° =-33.3 kJ/mol * 1000 J/kJ =-33300 J/mol
3. Calcule ΔG:
ΔG =-33300 j/mol + (8.314 j/mol · k * 298 k * ln (0.16)) ≈ -38422 j/mol
Por lo tanto, el cambio de energía libre de Gibbs (ΔG) para la reacción de nitrógeno e hidrógeno para formar amoníaco a 298k, dadas las presiones parciales proporcionadas, es aproximadamente -38.4 kJ/mol.
Este valor negativo indica que la reacción es espontánea (favorece la formación de productos) en estas condiciones.
