|
เราทราบแล้วว่า
ถ้าการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระมีค่าเป็นลบ กระบวนการนั้นจะสามารถเกิดขึ้นได้เอง
นอกจากนี้ เรายังสามารถใช้ในการคำนวณหาค่าคงที่สมดุล (K) ได้อีกด้วย |
สมการสำหรับการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระและการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระมาตรฐาน
คือ
|
DG |
=
DH
- TDS |
DGo |
=
DHo - TDSo |
สมมติว่าเราเริ่มต้นปฏิกิริยาจากสารละลายโดยให้สารตั้งต้นทุกชนิดอยู่ในสภาวะมาตรฐาน
(1 M) ทันทีที่เกิดปฏิกิริยาขึ้น ทั้งสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ก็จะไม่อยู่ในสภาวะมาตรฐานอีกต่อไป
เพราะต่างมีความเข้มข้นไม่เท่ากับ 1 M
ภายใต้สภาวะที่ไม่ใช่สภาวะมาตรฐาน เราจะต้องทำนายทิศทางของปฏิกิริยาจาก
DG ไม่ใช่จาก DGo
ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่าง DG และ DGo
คือ
เมื่อ |
R
ค่าคงที่ของแก๊สมีค่าเท่ากับ 8.314 J/(mol.K) |
|
Q
เป็นเศษส่วนของปฏิกิริยา (reaction quotient) ซึ่งเป็น
ปริมาณที่ได้จากการแทนค่าความเข้มข้นเริ่มต้นลงในสมการแสดงค่าคงที่สมดุล
aA +
bB ---------> cC
+ dD
|
อัตราส่วนระหว่างความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ยกกำลังเท่ากับสัมประสิทธิ์ปริมาณสารสัมพันธ์ ค่านี้จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปและเมื่อเข้าสู่สมดุล Q จะมีค่าคงที่ เรียกว่า
ค่าคงที่สมดุล (K)
ที่สภาวะสมดุล DG = 0 และ Q = K เมื่อ
K เป็นค่าคงที่สมดุล ดังนั้น
|
0 |
=
DGo
+ RT ln K |
DGo |
=
- RT ln K |
เราลองมาอธิบายสมการนี้ให้ละเอียดดีกว่า
ถ้า
K > 1 แล้ว DGo
เป็นลบ ที่สมดุลมีสารผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น
ถ้า
K = 1 แล้ว DGo
เป็นศูนย์ ที่สมดุลมีสารผลิตภัณฑ์เท่ากับสารตั้งต้น
ถ้า
K < 1 แล้ว DGo
เป็นบวก ที่สมดุลมีสารผลิตภัณฑ์น้อยกว่าสารตั้งต้น
ถ้าเราทราบค่าคงที่สมดุล (K) เราก็จะคำนวณการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระมาตรฐาน
(DGo) ได้ หรือถ้าเราทราบการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระมาตรฐาน
(DGo) เราก็จะคำนวณค่าคงที่สมดุล
(K) ได้
|