6.1.52 Určení směru průběhu reakce do rovnováhy
Do reaktoru, vyhřátého na teplotu 600 K, se vhání plynná směs o složení 40 mol.% oxidu uhličitého, 40 mol.% vodíku, 10 mol.% oxidu uhelnatého a 10 mol.% vodní páry. V reaktoru probíhá reakce
Určete, zda se bude směs za těchto podmínek obohacovat oxidem uhličitým nebo oxidem uhelnatým; předpokládejte přitom ideální chování plynů. Potřebná data najděte v tabulkách .
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
Změna Gibbsovy energie je v daném reakčním stavu záporná (Gibbsova energie produktů je nižší než Gibbsova energie výchozích látek). Reakce tedy probíhá tak, jak je napsána její rovnice (tj. zleva doprava), a reakční směs se proto obohacuje o oxid uhličitý a vodík.
Postup
Ze znaménka ΔG určíme směr reakce do rovnováhy.
Řešení
Pro změnu Gibbsovy energie soustavy v nerovnovážném stavu, v němž probíhá chemická daná reakce, platí podle vztahu (6.6):
Pokud se plyny chovají ideálně, má tato rovnice tvar
V tabulkách lze nalézt tyto hodnoty slučovacích Gibbsových energií
(pro standardní stav f° = 101,325 kPa, v kJ/mol):
CO2: ΔG°sl = −395,18 , CO: ΔG°sl = −164,68 , H2O: ΔG°sl = −214,05 .
Změnu standardní Gibbsovy energie při reakci vypočítáme ze slučovacích Gibbsových energií podle vztahu
Z této hodnoty a z hodnot molárních zlomků jednotlivých složek vypočítáme změnu Gibbsovy energie soustavy s daným složením:
Změna Gibbsovy energie je v daném reakčním stavu záporná (Gibbsova energie produktů je nižší než Gibbsova energie výchozích látek). Reakce tedy probíhá tak, jak je napsána její rovnice (tj. zleva doprava), a reakční směs se proto obohacuje o oxid uhličitý a vodík.