Energi bebas Gibbs – kapan reaksi menjadi spontan
KimiaTermokimia dan termodinamikaUsia 15–16
Gunakan di kelas Anda: siswa membukanya lewat tautan atau kode QR, tanpa perlu akun.
Berikutnya di Termokimia dan termodinamika
Tanda ΔG = ΔH − TΔS menentukan apakah suatu reaksi berlangsung spontan. Geser suhu untuk melihat di mana garis ΔG(T) memotong nol pada kalsinasi batu kapur, sintesis NH₃, pelarutan NH₄NO₃, dan lainnya; inilah alasan tungku kapur harus bekerja di atas 800 °C. Layar tambahan menghitung keadaan mikro (S = k ln W), menghitung ΔS° dari entropi standar, dan menghubungkan ΔG° = −RT ln K dengan campuran kesetimbangan.
Pelajaran: Termodinamika kimia
Yang ditunjukkan
Pada suhu dan tekanan tetap, kespontanan reaksi bergantung pada tanda ΔG = ΔH − TΔS, dan suhu menentukan apakah suku entalpi atau suku entropi yang menang. Layar Keadaan mikro membangun entropi dari S = k ln W untuk gas yang menyebar, perubahan wujud, dan dua gas yang bercampur. Layar ΔS° dari data memakai entropi standar dan entalpi pembentukan untuk mencari ΔS°, ΔH°, ΔG°, serta suhu saat reaksi menjadi spontan. Layar ΔG° dan K menghubungkan ΔG° = −RT ln K dengan Q dan campuran kesetimbangan; intan → grafit menunjukkan perubahan yang menguntungkan tetapi terlalu lambat untuk diamati.
Cara menggunakan
Di layar pertama, pilih Reaksi lalu geser penggeser Suhu atau titik pada grafik; batang membandingkan ΔH dengan −TΔS. Ganti tampilan lewat Layar. Di Keadaan mikro, tekan Prediksi ΔS > 0 atau Prediksi ΔS < 0, lalu Lepas sekat atau ubah wujud. Di ΔS° dari data, centang Siswa menghitung (sembunyikan jawaban). Di ΔG° dan K, atur ΔG° dan Fraksi B, lalu tekan Biarkan bereaksi.
Parameter yang dapat diubah
- Reaksi CaCO₃ → CaO + CO₂ (kalsinasi batu kapur), N₂ + 3H₂ → 2NH₃, NH₄NO₃(s) → NH₄⁺ + NO₃⁻ (pelarutan), 2H₂ + O₂ → 2H₂O(l), C(intan) → C(grafit)
- Suhu 200–1600 K
- Layar ΔG = ΔH − TΔS, Keadaan mikro (S = k ln W), ΔS° dari data, ΔG° dan K
- Keadaan mikro: perubahan Gas menyebar ke ruang hampa, Perubahan wujud, Dua gas bercampur
- Keadaan mikro: jumlah partikel N 2–24
- ΔS° dari data: reaksi CaCO₃ → CaO + CO₂, N₂ + 3H₂ → 2NH₃, 2H₂ + O₂ → 2H₂O(l), C(intan) → C(grafit), H₂O(l) → H₂O(g) (mendidih), 2Mg + O₂ → 2MgO, CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l), N₂O₄ → 2NO₂, 2SO₂ + O₂ → 2SO₃, NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq) (pelarutan)
- Siswa menghitung (sembunyikan jawaban)
- ΔG° (A ⇌ B) -40–40 kJ/mol
- Fraksi awal B 0,01–0,99
Pertanyaan untuk dijelajahi
- Bagaimana pelarutan NH₄NO₃ dapat berlangsung spontan pada suhu kamar padahal prosesnya endoterm?
- Apa tanda ΔS pada N₂ + 3H₂ → 2NH₃, dan mengapa reaksi ini lebih disukai pada suhu rendah?
- Di atas suhu berapa kira-kira penguraian CaCO₃ menjadi spontan?
