前面的文中提到,化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性不僅與反應(yīng)的焓變△H有關(guān),還與反應(yīng)的熵變△S有關(guān)。判斷化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性必須將這兩點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。1876年,美國(guó)科學(xué)家吉布斯提出一個(gè)把焓變和熵變統(tǒng)一在一起的吉布斯函數(shù),并且用吉布斯函數(shù)作為恒溫恒壓下判斷化學(xué)反應(yīng)方向的標(biāo)準(zhǔn)。吉布斯函數(shù)用符號(hào)G表示。
吉布斯函數(shù)的定義式為
G=H-TS (1-17)
式中,吉布斯函數(shù)G是狀態(tài)函數(shù)H、T和S的組合,所以吉布斯函數(shù)G也是狀態(tài)函數(shù)。
吉布斯函數(shù)的變化即吉布斯函數(shù)變,用△G表示。對(duì)于恒溫過(guò)程
△G=△H-T△S
或?qū)懗?nbsp; △GT=△HT-T△ST (1-18)
該公式表明,恒溫恒壓下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),其吉布斯函數(shù)變由化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變以及溫度所決定。
吉布斯函數(shù)變△G可以作為在恒溫恒壓條件下,任意過(guò)程或反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)。即:
△G<0,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
△G>0,反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行,逆向自發(fā)進(jìn)行。
△G=0,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。
△G的符號(hào)與△H、△S符號(hào)的關(guān)系見(jiàn)表1-1。
表1-1 △G的符號(hào)與△H、△S符號(hào)的關(guān)系
△H | △S | △G | △H | △S | △G |
- | + | (-)任何溫度下為自發(fā)反應(yīng) | + | + | 高溫時(shí)為自發(fā)反應(yīng) |
+ | - | (+)任何溫度下為非自發(fā)反應(yīng) | - | - | 低溫時(shí)為自發(fā)反應(yīng) |