テーブルで与えられた G と H, S が G = H − TS の式と合わないのはなぜ?
教科書(マッカーリ・サイモン)には以下の物性値がテーブルとして出てきます。
- 標準モル生成エンタルピー p.836
- 標準モルエントロピー p.905
- 標準モル生成ギブズエネルギー 1)教科書ではモル標準生成ギブズエネルギーとなっていますが、標準を前にしておきました。 p.1101
HI (ヨウ化水素) の生成反応を例に考えてみましょう。
関係する物質の値を抜き出してみます。
物質 | 化学式 | / kJ mol−1 | / J K−1 mol−1 | / kJ mol−1 |
ヨウ化水素 | HI(g) | 26.5 | 206.6 | 1.560 |
水素 | H2(g) | 0 | 130.7 | 0 |
ヨウ素 | I2(g) | 62.438 | 260.7 | 19.325 |
I2(s) | 0 | 116.1 | 0 |
さて、ヨウ化水素について、単純に G = H − TS の右辺に上記の数値を代入してみると
となり、確かに の値 (1.560 kJ mol−1) と合いません。
これは、 の定義が他の 2 つと異なっているからです。
や は、「その温度、圧力で通常の物理状態にある単体」に対しての相対値として定義されています。一方、 は、「0 K では物質(完全結晶)の エントロピーは 0 となる」という 熱力学第 3 法則をもとに、0 K でのエントロピーが基準になっています。
よって、反応式
を使って、 まずヨウ化水素の 標準モル生成エントロピー を計算してやります。
この値を使って、もう一度 H − TS の計算をやり直してみます。
有効数字の精度の範囲内で、 と一致する値が得られました。
このようにすれば、 と の値から、 を求めることができます。
なお、H2(g) や I2(s) は 「テーブルに示された条件(温度、圧力)で通常の物理状態にある単体」 なので、教科書中の や の表には値が書かれていません。これらの値は、定義から 0 J mol−1 となります。上の表中には 0 を記入してあります。
理由は異なるのですが、問題20-18 にもテーブルの値の食い違いに関する話があります。
脚注
↑1 | 教科書ではモル標準生成ギブズエネルギーとなっていますが、標準を前にしておきました。 |