พลังงานอิสระและสมดุล

คำศัพท์

English	ไทย
free energy/friː ˈenədʒi/	พลังงานอิสระ

เชื่อมโยงคำตัดสินกับความสมดุล

พลังงานอิสระทำนายทิศทาง; ค่าคงที่ $K$ อธิบายความสมดุล
แนวคิดทั้งสองนี้เชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด
พลังงานอิสระลบหมายถึงผลิตภัณฑ์ชนะในสภาวะสมดุล
สมการหนึ่งเชื่อมโยงพวกมันเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์แบบ

พลังงานอิสระและ K

ความเชื่อมโยงคือ $\Delta G° = -RT \ln K$
$\Delta G°$ ลบให้ $K > 1$ ดังนั้นผลิตภัณฑ์จึงเป็นที่นิยม
$\Delta G°$ บวกให้ $K < 1$ ดังนั้นสารตั้งต้นจึงเป็นที่นิยม

ฝึกฝน

ปฏิกิริยากับ $\Delta G° < 0$ มีค่าคงที่สมดุลที่เป็น...

มากกว่า 1
น้อยกว่า 1
เท่ากับ 0 พอดี

ฝึกฝน

สมการเชื่อมโยงพลังงานอิสระและ K คือ $\Delta G° = -RT \ln$ ____

อ่านความสัมพันธ์

เอื้ออำนวย ($\Delta G° < 0$) ตรงกับผลผลิตที่เอื้ออำนวย ($K > 1$)
ไม่เป็นไปได้ ($\Delta G° > 0$) สอดคล้องกับสารตั้งต้นเป็นที่นิยม ($K < 1$)
$\Delta G° = 0$ สอดคล้องกับ $K = 1$

ฝึกฝน

ถ้า $\Delta G° > 0$, แล้ว...

$K < 1$ (reactants favored)
$K > 1$ (products favored)
$K = 0$

ฝึกฝน

ถ้า $\Delta G° = 0$, ค่าคงที่สมดุล $K$ เท่ากับ...

1
0
อนันต์

ศูนย์ที่จุดสมดุล

เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป พลังงานอิสระ จริงของ它会จะเข้าใกล้ศูนย์
ที่จุดสมดุล, $\Delta G = 0$ และปฏิกิริยาหยุด SHIFTING
$\Delta G°$ มาตรฐานยังคงกำหนดตำแหน่งของความสมดุลนั้น

สำรวจ

พลังงานอิสระและ K

เชื่อมโยงเครื่องหมายของ ΔG-standard กับขนาดของ K

ฝึกฝน

ที่สมดุล, $\Delta G$ จริงๆ เท่ากับ...

0
$-RT$
$K$

Example

ปฏิกิริยามี $\Delta G° < 0$. $K$ มีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่า 1?

$\Delta G°$ ลบหมายถึงผลิตภัณฑ์เป็นที่นิยม
ดังนั้น $K > 1$

ฝึกฝน

$\Delta G°$ มาตรฐานกำหนด $K$, แต่ $\Delta G$ จริงๆ เปลี่ยนแปลงเมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป

Watch out

$\Delta G°$ (มาตรฐาน) กำหนด $K$, ในขณะที่ $\Delta G$ จริง เปลี่ยนแปลงไปตามการดำเนินปฏิกิริยาและลดลงเป็นศูนย์ที่สมดุล -- อย่าสับสนกัน ค่าลบของ $\Delta G°$ หมายถึง $K > 1$, ไม่ใช่ $K = 0$ และอุณหภูมิใน $\Delta G° = -RT \ln K$ อยู่ในเคลวิน

Key idea

พลังงานอิสระมาตรฐาน และค่าคงที่สมดุลเชื่อมโยงกันโดย $\Delta G° = -RT \ln K$: ค่าลบของ $\Delta G°$ ให้ $K > 1$ (ผลผลิตที่เอื้ออำนวย), ค่าบวกให้ $K < 1$ เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป $\Delta G$ จริงจะลดลงเป็นศูนย์ที่สมดุล