23 svar
95 visningar
racerföraren 15
Postad: 2 jun 13:36

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?

racerföraren 15
Postad: 2 jun 14:05

ΔG = ΔH – T * ΔS

Vad har H och S för värden för reaktanterna respektive produkterna?

Vilket uttryck för du för ΔG(T)?

racerföraren 15
Postad: 2 jun 14:55
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:

https://www.pluggakuten.se/trad/faq-vad-behover-jag-kunna-inom-amnet-kemi/?order=all#post-31d9bff1-21f4-4c99-93e0-a8d200a47852 

racerföraren 15
Postad: 2 jun 20:36
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?

racerföraren 15
Postad: 2 jun 20:37
Teraeagle skrev:

Det här inlägget kan hjälpa dig en bit på vägen:

https://www.pluggakuten.se/trad/faq-vad-behover-jag-kunna-inom-amnet-kemi/?order=all#post-31d9bff1-21f4-4c99-93e0-a8d200a47852 

Tack så mycket!

racerföraren 15
Postad: 9 jun 00:08
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. 

racerföraren 15
Postad: 9 jun 21:40
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?

Teraeagle Online 15497 – Moderator
Postad: 9 jun 21:45 Redigerad: 9 jun 21:50

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. 

racerföraren 15
Postad: 9 jun 22:16
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?

racerföraren 15
Postad: 9 jun 22:35
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.

racerföraren 15
Postad: 9 jun 22:47
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)?

racerföraren 15
Postad: 9 jun 23:03
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.

racerföraren 15
Postad: 9 jun 23:09
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.

Svara Avbryt
Close