热力学函数意义,应用

一、热力学函数：

1、热力学能（U）：

意义：反映了处于一定状态下的系统内部的能量总和。

应用：其本身无实际应用意义，但是热力学能变，即△U，可以反映系统变化前后的能量变化，其变化只与系统始终状态有关而与过程的具体途径无关。即△U等于系统与环境之间的能量传递。△U=W+Q。△U>0表明系统吸收了能量, △U<0表明系统放出了能量。

2、焓（H）：

意义：热力学中将（U+pV）定义为焓，其本身并无明确的物理意义。

应用：H= U+pV，因而，焓就和热力学能一样，无实际意义，但是焓变△H却很有应用意义，Q p =H2-H1 =△H反映了在恒温恒压只做体积功的封闭系统中，系统吸收的能量全部用于增加系统的焓。△H>0表明系统吸热，△H<0则表明系统放热。即可以用其表示恒压条件下系统放出的或吸收的热量多少，实践证明，即使有气体参加的反应，p△V也很小，即△H≈△U，因而，在没有△U数据时，可以暂时用△H代替。

3、熵（S）：

意义：熵反映了在一定状态下系统混乱度的大小。

应用：熵变△S却反映了系统变化前后混乱度的变化，0 K时，纯物质完美晶体的微观粒子熵为0，即S m* (B,0 K)=0，因而可以以此为基准，确定其他温度下物质的熵，△r S m（B）= S m（B，T）- S m* (B,0 K)= S m（B，T）。

4、吉布斯函数（G）：

意义：吉布斯函数和焓一样，本身没有明确的物理意义，热力学中将H-TS规定为吉布斯函数。

应用：其本身无实际用途，但是其变化，即△G=△H-T△S，反映了在恒温恒压非体积功等于零的自发过程中，其焓变、熵变和温度三者的关系。△G的大小可作为判断反应能否自发进行的判据。即：

△G<0 自发进行

△G=0 平衡状态

△G>0 不能自发进行（其逆过程是自发的）即根据△H，T，△S可以计算出△G，用于判断反应的可行性。

二、解离常数（K）：

意义：反映了物质在溶液中电解能力的大小。

应用：常用的是电解质在水中的解离常数，如果是酸，跟据其解离常数可以计

算出溶液的解离常数大小，进而可以判断其酸碱性强弱或者直接换成pH的大小，碱也是如此。另外，只要知道弱电解质的解离度大小，根据其浓度，就能计算出其溶液中离子的浓度。跟据加入的电解子的离子，还可以计算出溶解平衡的移动方向，即同离子效应。

三、溶度积（K sp）：

意义：反映了难容电解质的饱和溶液中，个离子活度幂次方的乘积大小，从而反映出该物质溶解能力的大小。

应用：1、根据溶度积原理，可以判断沉淀平衡移动的方向。

Q i >K sp 溶液为过饱和溶液，平衡向生成沉淀的方向移动。

Q i =K sp 溶液为饱和溶液。

Q i

就会继续溶解

２、运用同离子效应或盐效应可以有效的控制溶液中难容电解质的浓

度。

３、将溶液中一种离子运用化学方法去除，就能是难容电解质溶解，

例如碳酸钙在盐酸中的溶解。

４、利用溶度积的大小不同，可以用于分步沉淀和沉淀的转化。四、稳定常数（ＫＭＹ）

意义：反映了配位化合物在溶液中电离出的离子的幂次方乘积大小，从而反映出该配合物电离能力的大小。

应用：根据ＫＭＹ表达式中各个组分的浓度大小及其变化，可以判断该物质在溶液中的转化方向，从而可以判断溶液组分变化对其的影响。

五、标准电极电势（E⊖）

意义：反映了各种电极相对于标准电极其点位的大小，从而可以反映其氧化还原能力的大小。

应用：1、判断氧化剂和还原剂的相对强弱

在标准状态下氧化剂和还原剂的相对强弱，可直接比较E⊖值的大

小。E⊖值越小（例如Li：-3.03v）的电极其还原型物质愈易失去电

子，是愈强的还原剂，对应的氧化型物质则愈难得到电子，是愈弱

的氧化剂。E⊖值愈大的电极其氧化型物质愈易得到电子，是较强的

氧化剂，对应的还原型物质则愈难失去电子，是愈弱的还原剂。

2、判断氧化还原反应的方向

根据E⊖值，判断标准状况下氧化还原反应进行的方向：

通常条件下，氧化还原反应总是由较强的氧化剂与还原剂向

着生成较弱的氧化剂和还原剂方向进行。从电极电势的数值来看，

当氧化剂电对的电势大于还原剂电对的电势时，反应才可以进行。

反应以“高电势的氧化型氧化低电势的还原型”的方向进行。在判

断氧化还原反应能否自发进行时，通常指的是正向反应。

根据电池电动势E⊖池值，判断氧化还原反应进行方向：

何一个氧化还原反应，原则上都可以设计成原电池。利

用原电池的电动势可以判断氧化还原反应进行的方向。由氧

化还原反应组成的原电池，在标准状态下，如果电池的标准

电动势大于零, 则电池反应能自发进行；如果电池的标准电

动势小于零, 则电池反应不能自发进行。在非标准状态下，

则用该状态下的电动势来判断。

3、判断反应进行的限度——计算平衡常数

△Gφ＝－2.303RTlgKφ

△Gφ＝－nFEφ

则： nFEφ＝ 2.303RTlgKφ

R为气体常数，T为绝对温度，n为氧化还原反应方程中电子

转移数目，F为法拉第常数。

该式表明，在一定温度下，氧化还原反应的平衡常数与

标准电池电动势有关，与反应物的浓度无关。Eφ越大，平衡

常数就越大，反应进行越完全。因此，可以用Eφ值的大小来估计反应进行的程度。一般说，Eφ≥0.2～0.4Ｖ的氧化还原反应，其平衡常数均大于106,表明反应进行的程度已相当完全了。Kφ值大小可以说明反应进行的程度，但不能决定反应速率。