화학반응의 자발성을 따질 때 자유에너지 변화와 표준자유에너지 변화는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 화학반응의 자발성을 따질 때 이와 관련된 변수로 자유에너지가 있고, 이 자유에너지 변화값은 표준상태에서 측정한 값도 있다고 하는데요, 둘은 어떤 차이가 있는 것인지 궁금합니다.
화학반응의 자발성을 평가할 때 등장하는 자유에너지 변화(ΔG)와 표준 자유에너지 변화(ΔG°)는 개념적으로 연결되어 있지만, 조건이 다릅니다.
우선 일반적인 자유에너지 변화는 실제 반응 조건에서 반응이 진행될 때 계의 Gibbs 자유에너지 차이인데요, G는 실제 농도, 압력, 온도를 반영한 값이라서 현재 반응이 자발적으로 진행되는지를 직접적으로 알려줍니다.
반면에 표준 자유에너지 변화는 모든 반응물이 표준 상태(1 M 농도, 1 atm 압력, 25℃)에 있을 때의 자유에너지 변화를 말하는 것인데요, 반응의 고유한 잠재적 자발성을 나타내는 값으로 평형상수와 직접적으로 연결되는 값입니다.
즉, ΔG°는 일종의 기준값이고, ΔG는 현재 조건에서의 실제값입니다. 예를 들어 ΔG°가 음수라도, 실제 조건에서 반응물 농도가 거의 없으면 ΔG가 양수가 되어 반응이 진행되지 않을 수도 있습니다. 반대로 ΔG°가 양수라도, 반응 조건(Q)이 매우 유리하게 조정되면 ΔG가 음수가 되어 반응이 진행될 수도 있습니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
화학반응의 자발, 비자발을 따질 때 자유에너지를 사용하게 됩니다.
이 자유에너지도 자유에너지 / 표준 자유에너지로 나뉩니다.
자유에너지의 변화는 설정하지 않은 임의의 조건에서 화학반응이 일어날때의 자유에너지 입니다. 표준상태의 반대 개념으로 실제 반응이 일어나는 시점에서의 자유에너지 변화를 말합니다.
자유에너지가 0보다 작으면 자발적이며 0보다 크면 비자발이고 0하고 같으면 평형상태에 도달한 것을 말합니다.
표준 자유에너지는 그냥 자유에너지와 다르게 이상기체처럼 표준상태에 있는 생성물의 자유에너지 변화를 말합니다. 1기압, 1몰, 순수액체 등을 정의하여 표준 자유에너지를 구하게 됩니다.하지만 표준 자유에너지가 음수라고해도 자발적인 것이 아니라 반응하는 과정에서 반응물질이 들어들고 농도와 압력이 변화하면서 자유에너지가 계속 변화하기 때문입니다.
표준 자유에너지는 이상적인 계산이며 자유에너지는 실제 반응에 대한 자유에너지 라고 이해하시면 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)