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

displaymath

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

displaymath

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

displaymath

displaymath

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):

displaymath

Pokud se plyny chovají ideálně, má tato rovnice tvar

displaymath

V tabulkách lze nalézt tyto hodnoty slučovacích Gibbsových energií (pro standardní stav = 101,325 kPa, v kJ/mol):
CO2: Δsl = −395,18 ,  CO: Δsl = −164,68 ,   H2O: Δsl = −214,05 .

Změnu standardní Gibbsovy energie při reakci vypočítáme ze slučovacích Gibbsových energií podle vztahu

displaymath

Z této hodnoty a z hodnot molárních zlomků jednotlivých složek vypočítáme změnu Gibbsovy energie soustavy s daným složením:

displaymath

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.