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Funcion E° Libre I
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Funcion E° Libre I
Funcion E° Libre
- permite determinar espontaneidad proceso
- a partir de los cambios del propio sistema
- sin considerar lo que ocurre en ambiente
- para esto tiene en cuenta
- la variacion entropica del sistema
- @S = sumatoria S prod - sumatoria S react
- cal/mol.K°
- @S = sumatoria S prod - sumatoria S react
- la variacion entalpia por reaccion quimica
- @H= sumatoria H prod - sumatoria H react
- cal/mol
- @H= sumatoria H prod - sumatoria H react
- la variacion entropica del sistema
- el sistema esta sometido a 2 fuerzas impulsoras
- de las cuales depende la espontaneidad del proceso
- la diferencia entre ellas nos dara la Fuerza Impulsora Neta
- FIN
- FIN=@H - T°.@S
- se introduce parametro T° para unificar unidades
- FIN=@H - T°.@S
- Energia Libre de Gibbs
- es una nueva funcion de estado
- @G=@H - T°.@S
- positiva
- proceso no espontaneo
- cantidad E que necesita para que proceso se produzca
- proceso no espontaneo
- negativa
- proceso espontaneo
- cantidad E util que tiene
- para dar a otro sistema
- para realizar otro proceso
- cantidad E util que tiene
- proceso espontaneo
- cero
- sistema en equilibrio termodinamico
- @H = T°.@S
- sistema en equilibrio termodinamico
- positiva
- permite determinar espontaneidad proceso
Energia Libre como funcion T° y P°
- dG= dH - TdS
- aplicando distributiva y propiedades diferenciales
- dG= dH - TdS-SdT
- aplicando distributiva y propiedades diferenciales
- dH= dE + PdV
- aplicando distributiva y propiedad diferenciales
- dH= dE + PdV+VdP
- aplicando distributiva y propiedad diferenciales
- reemplazando dH en dG
- dG= dE + PdV+VdP-TdS-SdT
- pero tenemos dG en funcion E
- dG= dE + PdV+VdP-TdS-SdT
- buscamos una relacion donde dE sea funcion P y T
- dG= dH-TdS
- en el equilibrio
- dH=TdS
- reemplazamos dH = dE + P.dV
- dE+PdV=TdS
- despejar dE
- dE=TdS-PdV
- despejar dE
- dE+PdV=TdS
- reemplazamos dH = dE + P.dV
- dH=TdS
- en el equilibrio
- dH= dE+PdV
- dG= dH-TdS
- ya tenemos E en funcion de P y T
- reemplazando
- dG= TdS-PdV+PdV+VdP-TdS-SdT
- dG= VdP-SdT
- dG= TdS-PdV+PdV+VdP-TdS-SdT
- reemplazando
- H en funcion de PyT
- dH=dE+PdV+VdP
- reemplazar dE en funcion de T y P
- dH=TdS-PdV+PdV+VdP
- dH= TdS+VdP
- dH=TdS-PdV+PdV+VdP
- reemplazar dE en funcion de T y P
- dH=dE+PdV+VdP
- Comportamiento Sistema G (P,T)
- A P° cte
- dG=VdP-SdT
- dP=0
- dG=-SdT
- depende estados agregacion de los sistemas
- aumenta T° => aumenta S => aumenta G
- y viceversa
- dG=VdP-SdT
- a T cte
- dG=VdP-SdT
- dT=0
- dG=VdP
- aumenta P° => disminuye V => disminuye G
- disminuye P° => aumenta V => aumenta G
- V=n.R.T/P
- dG=n.R.T/P.dP
- integrando
- @G=n.R.T.ln(Pf/Po)
- integrando
- dG=n.R.T/P.dP
- dG=VdP-SdT
- A P° cte
- dG= dH - TdS
G como criterio de Equilibrio
- para cualquier cambio fisico o quimico a T° cte
- @G= @H - T@S
- se analiza la influencia S y H en determinacion posicion equilibrio (@G=0)
- ej: sublimacion I2 solido en recipiente cerrado a P° atm y T° sublimacion
- H
- aumenta linealmente con aumento Xv
- S
- incrementa al principio
- luego mantiene practicamente cte
- incrementa al principio
- SI Xv < Xi
- la vaporizacion se producira espontaneamente
- si Xv > Xi
- la vaporizacion es proceso no espontaneo
- se puede ver en el grafico
- cuando concentracion sustancia en fase vapor es < Xi
- la tendencia a sublimacion es alta
- esta va variando hasta que concentracion sustancia en fase de vapor = Xi
- se produce estado equilibrio
- T@S=@H
- @G=0
- se produce estado equilibrio
- cuando concentracion sustancia en fase vapor es < Xi
- H
- liquido en recipiente cerrado
- SO4H2 (l) <-----> SO4H2 (v)
- el estado equilibrio se alcanza en ¨a¨
- hay uniones puente H
- hay menor cantidad sustancia en estado vapor
- el estado equilibrio se alcanza en ¨a¨
- CH3-CH2-OH-CH2-CH3(l) <---> CH3-CH2-OH-CH2-CH3(v)
- el estado equilibrio se alcanza en ¨c¨
- uniones debiles entre moleculas
- hay mayor cantidad de sustancia en estado vapor
- el estado equilibrio se alcanza en ¨c¨
- la H siempre va a ser positiva
- SO4H2 (l) <-----> SO4H2 (v)
- para cualquier cambio fisico o quimico a T° cte
Energia Libre en Sistemas Abiertos
- n no es constante
- hay un intercambio energetico y material con medio rodea
- G: f (T, P, n)
- dG = (*G/*T)p,ni . dT + (*G/*P)t,ni . dP + (*G/*n1)p,t,nj .dn1+ ......
- ni: todos n son constantes
- nj: todos los n son constantes, excepto n1
- se define una nueva propiedad
- POTENCIAL QUIMICO
- ui = (*G/*ni)p,t,nj
- la variacion G con variacion n
- ui = (*G/*ni)p,t,nj
- POTENCIAL QUIMICO
- dG= VdP-SdT+ sumatoria ui . dni
- sumatoria va a ser desde i=1 hasta i=x
- variacion G para sistemas abiertos
- dG = (*G/*T)p,ni . dT + (*G/*P)t,ni . dP + (*G/*n1)p,t,nj .dn1+ ......
- para un sistema que no sufra cambios en su composicion
- dG esta dada por los 2 primeros terminos
- ENERGIA LIBRE PARCIAL MOLAR
- el aumento G por mol de sustancia agregado al sistema
- Gm = (*G/*ni)p,t,nj . dni
- el aumento G por mol de sustancia agregado al sistema
- si trabajamos a P y T ctes
- dG= sumatoria ui.dni
- A
- =>
- B
- =>
- n perdio A, son n gano B
- dG= uA.(-dnA) + uB.(dnB)
- uB<uA
- dG < 0
- proceso espontaneo
- particulas van desde sust con alto u a bajo u
- proceso espontaneo
- dG < 0
- uB>uA
- dG > 0
- proceso no espontaneo
- dG > 0
- uB=uA
- dG = 0
- equilibrio termodinamico
- dG = 0
- uB<uA
- n no es constante
Relaciones u con T° y P°
- - S molar
- - (*S/*ni) t,p,nj
- variacion S cuando se agrega 1 mol de sustancia
- podemos reescribir esta ecuacion
- du/dt = - Sm
- - (*S/*ni) t,p,nj
- si trabajamos P° cte
- du= - Sm.dT
- (-) indica disminucion
- en sistemas abiertos cuando se opera a P° cte
- los aumentos en T°
- producen una disminucion en potencial
- los aumentos en T°
- cuando una sustancia esta en equilibrio de fases
- la T° es cte
- estan en equilibrio termodinamico
- du=Sm.dT
- dG/dni=Sm.dT
- como T° es cte => dT=0
- dG/dni=0 => dG=0
- como T° es cte => dT=0
- dG/dni=Sm.dT
- du=Sm.dT
- estan en equilibrio termodinamico
- u(s) = u(l)
- u(s)=u(g)
- u(l) = u(g)
- H2O(s) ---> H2O(l)
- dG= -u(s). dni + u(l). dni
- 0= dni[-u(s)+u(l)]
- u(s)=u(l)
- 0= dni[-u(s)+u(l)]
- dG= -u(s). dni + u(l). dni
- la T° es cte
- Grafico
- 1atm
- T1
- T° fusion normal
- T° a la cual se produce la igualacion de los u del solido y liquido
- T° fusion normal
- T2
- T° sublimacion normal
- T3
- T° ebullicion normal
- T1
- 0,5 atm
- si disminuye la P°
- el u disminuye
- las T° fusion, sublimacion, y ebullicion normal disminuyen
- si disminuye la P°
- al aumentar T°
- u disminuye
- si modifico P°
- va a ser mas influenciado 1°vapor 2° liq 3° solido
- 1atm
- du= - Sm.dT
- a T° cte
- du= Vm.dP
- supone un sistema constituido por 1 mol gas ideal
- reemplazamos en ecuacion general
- du=R.T.1/P.dP
- integramos
- integral uo-u du = integral Po-P de R.T.1/P.dP
- u=u°(T)+R.T.lnP/Po
- si lo tomamos Po= 1 atm
- u°(T)
- u estandar depende temperatura
- Grafico
- a 1 atm
- u=u°
- lnP/Po=0
- todo el 2° termino = 0
- lnP/Po=0
- u=u°
- aumenta P° (P°>1)
- aumenta u
- disminuye P° (P°<1)
- disminuye u
- a 1 atm
- para solidos y liquidos
- la variacion de P° tiene efecto minimo sobre los mismos
- de la ec gas ideal (P.V=n.R.T), despejamos V
- V= n.R.T/P
- como n=1
- Vm= R.T/P
- como n=1
- V= n.R.T/P
- el potencial quimico sust pura
- no puede medirse directamente
- al examinar las derivadas parciales
- nos muestra dependencia potencial quimico
- con alguna variable del sistema que sea facil de medir experimentalmente
- nos muestra dependencia potencial quimico
- Vm
- (*V/*ni)t,p,nj
- la variacion V cdo se agrega 1 mol de sustancia
- se puede reescribir la ecuacion
- Vm=du/dP
- (*V/*ni)t,p,nj
- - S molar
Gas Ideal vs. Gas Real
- Gas Ideal
- son moleculas esfericas
- interacciones comoleculares despreciables
- los choques con paredes son elasticas
- P°= n°choques/unidad area
- P= n.R.T/V
- Gas Real
- en condiciones ambientales
- tienen un comportamiento casi ideal
- a muy altas P° y muy bajas T° (cerca punto condensacion)
- fuerzas de atracciones entre moleculas
- como consequencia
- el impacto de moleculas contra paredes no es tan grande
- como consequencia
- moleculas tienen volumen considerable
- fuerzas de atracciones entre moleculas
- Ecuacion van der Waals
- [P + (n¨2.a/V¨2)].[V-nb]=n.R.T
- a
- medida de que tan fuerte las moleculas se atraen unas a otras
- b
- volumen ocupado por las moleculas
- a
- despejo p e incluyo Vm
- P=(R.T/Vm-b)-(a/Vm¨2)
- [P + (n¨2.a/V¨2)].[V-nb]=n.R.T
- en condiciones ambientales
- Z (Relacion entre Gas Real y Gas Ideal)
- PGR/PGI=Z
- PGI > PGR
- a 1 atm
- Z va a ser pequeño
- a medida aumenta la P°
- nos acercamos mas a comportamiento real
- PGI ----> 0
- a 1 atm
- Gas Ideal
G° (1 atm, 25°C)
- es cero
- para elementos en su estado agregacion mas estable
- @G°r= sum np.@G°p - sum nr.@G°r
- es cero
Informationen
- Beschreibung
- finals Physical Chemistry Mindmap am Funcion E° Libre I, erstellt von Andrea Dacar am 06/12/2016.
- Erstellt von
- Andrea Dacar
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