物理化学
自由エネルギーと平衡
温度・圧力一定ではギブズエネルギーが自発変化の向きを決めます。平衡は組成制約下での G の極小に対応します。
T,P 一定の変化では、ΔG<0 は正方向、ΔG>0 は逆方向の自発性、ΔG=0 は平衡を示します。
モデルと物理量
式は状態・実験条件・符号規約の仮定とともに読みます。代入時は単位をそろえ、結果を解釈する前に次元を確認します。
ΔG=ΔH−TΔS,ΔrG=ΔrG∘+RTlnQ 定義: ギブズエネルギー
G=H−TS は等温・等圧過程に適した熱力学ポテンシャルです。ΔH はエネルギー変化、TΔS は温度 T でのエントロピー寄与を表します。
式中の量は対象の反応・系について定義します。標準状態量と実条件を区別し、一般式だけから機構を推定しないでください。
例: 解答例
ある過程で ΔH=20 kJ/mol、ΔS=100 J/(mol·K)、300 K です。ΔG を求めなさい。
解答
エントロピーを 0.100 kJ/(mol·K) に換算すると、ΔG=20−300(0.100)=−10 kJ/mol です。負値はこの条件で有利な過程を示します。
概念のまとめ| 概念 | 説明 | 単位・注記 |
|---|
| 重要な関係式 | 記載条件で使用 | 単位と符号を確認 |
| 測定量 | 状態・過程を関連付ける | データをモデルと比較 |
| 適用範囲 | 条件をモデル化 | 適用前に仮定を確認 |
化学平衡では ΔrG=0、Q=K です。純物質の相転移では二相の化学ポテンシャルが等しく、これが相図の基礎です。
解答例のデータから得られる結果はどれですか。
この内容に合う記述はどれですか。