sciencetalk

Ik heb eigenlijk 2 problemen die ik tegengekomen ben bij volgende opgave:

Bereken de temperatuur (in K) waarbij volgend dynamisch evenwicht H₂O_(l)--->H₂O_(g) zich instelt bij 1 atm en vertrekkend van 1 mol water?

GEGEVEN

eindproduct:

Δ_fH° = -241800 J/mol

S° =188 J/mol.K * 298,15 K = 56290,72 J/mol

Δ_fG° = -228600 J/mol



beginproduct:

Δ_fH° = -285800 J/mol

S° = 70 J/mol.K * 298,15 K = 20870 J/mol

Δ_fG° = -237100 J/mol

Nu is er al een eerste probleem dat zich stelt. Als ik Δ_fG° bereken kom ik een andere waarde uit dan die in de tabel vermeld staat:

eindproduct: -241800 J/mol - 56290,72 J/mol = -298090,72 J/mol

beginproduct: -285800 J/mol - 20870 J/mol = -306670 J/mol

Op welke waardes mag ik verder gaan?

Immers voor de reactie geldt:

ΔG°= ΔG°eindproduct - ΔG°beginproduct = -298090,72 J/mol- (-306670 J/mol) = 8579,78 J/mol

Gegeven is ook de volgende formule waaruit we de temperatuur willen berekenen:

Δ_fG = Δ_fG° + R*T*lnQ

Ik denk dat bij evenwicht en dus equimolaire concentraties geldt:

0 = 8579,78 J/mol + 8,314 J/mol.K*T*ln(1)

Echter, ln(1) = 0 dus dan blijft slechts dit stukje over van de formule:

0 = 8579,78 J/mol

Hoe kan je dus de temperatuur bepalen of moet ik Q (reactiequotiënt) eerst berekenen? Zoja, hoe kan ik dit doen als er 2 onbekenden in één vergelijking staan?

Allereerst: er is hier geen sprake van een reactie.

Ten tweede: gebruik liever K in plaats van Q voor het evenwichtsquotient. Dat doet de rest van de wereld ook want Q wordt in de thermodynamica immers gebruikt voor toegevoerde warmte.

Nu is er al een eerste probleem dat zich stelt. Als ik Δ_fG° bereken kom ik een andere waarde uit dan die in de tabel vermeld staat:

..............

Op welke waardes mag ik verder gaan?

Gebruik de waardes uit de tabel.

Δ_fG = Δ_fG° + R*T*lnQ

Ik ken de nomenclatuur in jouw cursusboek niet maar ik zou verwachten dat er iets staat in de trant van: Δ_fG_T = Δ_fG°_T + R*T*lnK

Het gaat dus niet om de standaard Δ_fG° bij 298,15 K maar om die bij de onbekende (te berekenen) temperatuur T.

Dit antwoord lijkt me dus ook logisch als er een thermodynamisch evenwicht heerst.

Maar terugkomend op mijn eerste probleem. Hoe komt het dat als ik de ΔG° bereken op basis van de getabelleerde(*) ΔH° waardes en S°-waardes (wat ik dus heb gedaan) via de alom bekende formule ΔG° = ΔH° - (S° * T) telkens een andere ΔG° waarde uitkom dan deze die in mijn tabel terug te vinden is?

Ik maak toch geen berekeningsfouten, dus waaraan ligt het dan?



* de gegevens komen uit het CRC boek 2010-2011, sectie 5-2 & 5-13

De standaard Δ_fG° en Δ_fH° zijn voor de elementen (in hun normaal voorkomende toestand) bij 25 ^oC en 1 atm (of 1 bar) per definitie op 0 (nul) J/mol gesteld.

Kijk maar eens in zo'n tabel met standaard waarden.

Dat is een internationale afspraak.

Als gevolg daarvan kun je Δ_fG° niet eenvoudig berekenen uit Δ_fH° en S° zoals jij wilt doen.

S° is op 0 J/mol.K gesteld voor ideaal gas bij 0 Kelvin.

Dus samengevat: ΔH° en ΔG° bedragen bij conventie 0 (bij 25°C en 1atm), maar van zodra deze reageren tot een verbinding dan worden ΔH° en ΔG° gemeten door wetenschappers. Klopt dit?

Vreemd dat je bij 0K het symbool S° gebruikt, want bij conventie zou dit ° teken alleen maar mogen worden toegepast bij 25°C en 1atm, toch?

Ik denk trouwens dat de entropie bij 0 K bij de meeste verbindingen gewoon 0 is.

Dus samengevat: ΔH° en ΔG° bedragen bij conventie 0 (bij 25°C en 1atm)

Δ_fH° en Δ_fG° bedragen voor de elementen bij conventie 0 (bij 25°C en 1atm).

maar van zodra deze reageren tot een verbinding dan worden ΔH° en ΔG° gemeten door wetenschappers. Klopt dit?

Ik weet niet wat je hier met ΔH° en ΔG° bedoelt, maar ik denk dat mijn antwoord nee is. Zie laatste regel van dit bericht.

Vreemd dat je bij 0K het symbool S° gebruikt, want bij conventie zou dit ° teken alleen maar mogen worden toegepast bij 25°C en 1atm, toch?

Nee, het ° teken heeft alleen betrekking op 1 atm, niet op een bepaalde temperatuur.

Meer algemeen heeft in de thermodynamica het ° teken betrekking op de ideale gas toestand.

Ik denk trouwens dat de entropie bij 0 K bij de meeste verbindingen gewoon 0 is.

Ja.

Helaas gebruiken verschillende boeken, en andere bronnen, verschillende schrijfwijzes. Vroeger werden Δ_fH° en Δ_fG° geschreven als H_f° of h_f° en G_f° of g_f° en sommigen doen dan nog steeds (zoals Moran & Shapiro). Het voordeel van deze schrijfwijze is dat het veel duidelijker is wat men bedoelt als men een Δ als prefix gebruikt, dat is dan altijd een verschil. Tegenwoordig moet je je eerst verdiepen in de nomenclatuur van een boek of bron voordat je begrijpt wat men werkelijk bedoelt.

Bedankt voor de reacties, het is stof tot nadenken en ik heb de vreselijke neiging om altijd een beetje van mijn hoofdvraag af te wijken.

Terug to-the-point, vandaag heb ik de vraag gesteld welk nut lnQ (reactiequotiënt) heeft aan degene die de cursus heeft mee helpen opstellen. De uitleg is als volgt, citaat:

"K staat in de cursus gedefinieerd als Q bij evenwichtsconcentraties. Q kan je echter op elk moment in de reactie berekenen (zo bereken je Q met de beginconcentraties om te zien of je reactie doorgaat of niet.) of om te zien hoever de reactie nog van evenwicht verwijderd is.

Dus als je Q door K wilt vervangen moet je wel eerst zeker zijn dat het om het reactiequotiënt bij evenwicht gaat. Als je Q gebruikt als symbool ben je echter altijd juist."