大学化学，求详解，在标准条件下，求石墨变成金刚石的标准摩尔吉布斯函数

在标准条件(298K,1atm)下,石墨转化为金刚石的反应可表示为:

C(graphite) → C(diamond)

对应于此反应的标准摩尔吉布斯自由能变化ΔG°可以通过以下方程计算:

ΔG° = ΔH° - TΔS°

其中:

ΔH°:标准摩尔吉布斯焓变,表示反应发生时的焓变。

对于上述反应,ΔH° = 1.89 kJ/mol,这是石墨和金刚石的标准生成焓之差。

T:温度,此处为298K。

ΔS°:标准摩尔吉布斯熵变,表示反应过程中的熵变。

对于上述反应,ΔS° = -3.273 J/K·mol。这是因为金刚石的有序性较高,其熵值较小。

代入方程,在298K下计算得:

ΔG° = 1.89 kJ/mol - 298K × (-3.273 J/K·mol)/1000 kJ/kcal

= 1.89 kJ/mol + 0.978 kJ/mol

= 2.868 kJ/mol

也就是在标准条件下,石墨转化为金刚石的反应是不发生的,ΔG°为正值,表示反应的吉布斯能增加,反应不自发进行。

只有在较高温度下,熵项占主导,ΔG°值为负,金刚石才可能从石墨中生成。在高压加工中,通常在温度达到1900-2200K,压力5-6GPa的条件下才能实现石墨向金刚石的转化。

所以在标准条件下,石墨变成金刚石的标准摩尔吉布斯函数ΔG° = 2.868 kJ/mol。这个正值表明在标准状态下该反应是不会自发进行的。