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稳定单质是什么?

2024-05-24 01:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

从盖斯定律可看出,在化学热力学的计算中,众多物质的化学热力学函数(状态函数),都可以看做是由其单质来生成的。所以,将单质的化学热力学函数规定为“0”,将使所有函数的数值最为简单,物理意义最清晰,计算起来也最为方便。

但是,有不少的元素,会有多个同素异形体,也就是有多种化学组成不同的单质。如碳元素就有,金刚石、石墨、C60、石墨烯……。而它们的标准生成自由能(ΔfG°)和标准生成焓(ΔfH°),原本就是各不相同的。

通常,人们就选取其中标准生成自由能(ΔfG°)和标准生成焓(ΔfH°)最低的单质,就规定为“稳定单质”。并让其ΔfG°=0 kJ•mol-1,同时ΔfH°=0 kJ•mol-1。

如,在碳的同素异形体中,石墨是最稳定的。选取它为稳定单质后,金刚石就成了,ΔfG°=+3 kJ•mol-1,ΔfH°=+2 kJ•mol-1。也就是从石墨变成金刚石,是要吸收一些能量的。

又如,在氧的同素异形体中,O2是最稳定。选取它为稳定单质后,就有了O3的,ΔfG°=+163 kJ•mol-1,ΔfH°=+143 kJ•mol-1。

但是,有的单质其能量并不是低,但是它最为常见,也就是最常被用到。把它的标准生成自由能(ΔfG°)和标准生成焓(ΔfH°)都规定为“0”,用起来会更方便。

这就有的,白磷的ΔfG°=0 kJ•mol-1,ΔfH°=0 kJ•mol-1;而红磷的的ΔfG°=-12 kJ•mol-1,ΔfH°=-18 kJ•mol-1;黑鳞的ΔfG°=-33 kJ•mol-1,ΔfH°=-39 kJ•mol-1。实际上,这3种单质中白磷最不稳定,但仍被“规定”为稳定单质,这样的“怪现象”。

所以,对“稳定单质”应该这样来理解:这个单质是由人主观规定出来的。并规定该单质的,ΔfG°=0 kJ•mol-1、ΔfH°=0 kJ•mol-1。它通常是某元素中能量最低的单质。但也可能是最常用的单质。



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