多數化學反應時在常溫、定壓條件下發生的，因此用吉布斯自由能的變化來判斷反應的自發性是很方便的。有了吉布斯一亥姆霍茲方程△G=△H-T△S，並可以用△G值的正、負來判斷過程的自發性。
那么與標準摩爾生成焓一樣，可規定一套相對數值以計算體系的自由能改變數。標準摩爾生成自由能，一般是指標準摩爾生成吉布斯自由能，意為在規定溫度(T)和標準壓力p下，由穩定態單質生成1mol化合物或不穩定單質和其他形式的物質的自由能。
基本介紹
- 中文名：標準摩爾生成自由能
- 外文名：standard molar free energy of formation
- 套用學科：化學
定義,性質,套用,查表,判斷反應進行,公式推導,
定義
在規定溫度，標準壓力p下，穩定單質生成1mol物質時自由能的變化就是該物質的標準摩爾生成自由能，用符號ΔfGΘm(T)表示，298K的標準生成自由能的符號可以省去(T)表示，其單位是kJ·mol-1。
性質
1.單質的標準摩爾生成焓為零。根據定義，由穩定單質生成穩定單質，也就是由自己生成自己，沒有發生變化，所以焓變為0，因此穩定單質的標準摩爾生成焓為零。穩定單質大體包括（標態）：全部金屬單質、惰性氣體單質、第二周期元素常見單質(除臭氧)、鹵族元素單質、某些元素同分異構體：C石墨、P白磷、S斜方。
2.對於有離子參加的反應，溶質的濃度主要用質量摩爾濃度，此時規定的標準態為
套用
查表
通過查表可以找出物質在298.15K的標準生成自由能。
物質 | ΔfGΘm | 物質 | ΔfGΘm | 物質 | ΔfGΘm | 物質 | ΔfGΘm |
AgCl(s) | -109.80 | AgBr(s) | -96.9 | AgI(s) | -66.19 | Ag2O(s) | -11.2 |
Ag2CrO4(s) | -641.83 | AgNO3(s) | -33.47 | AlCl3(s) | -628.9 | Al2O3(s) | -124.4 |
BaSO4(s) | -1138 | BaCl2(s) | -810.4 | BaO(s) | -520.41 | BaCO3(s) | -1138 |
CaF2(s) | -1167 | CaCl2(s) | -748.1 | CaO | -604.04 | Ca(OH)2 | -898.56 |
CaCO3(s) | -1128.8 | CaSO4(s) | -1321.9 | CO(g) | -137.5 | CO2(g) | -386.0 |
Co(OH)2 | -454.4 | Cr2O3(s) | -1058 | CuS(s) | -53.6 | Cu2S(s) | -86.2 |
CuSO4(s) | -661.9 | CuSO4·5H2O(s) | -1880.06 | Fe2O3(s) | -742.2 | Fe3O4(s) | -1015.46 |
HCl(g) | -95.30 | HBr(g) | -53.43 | HI(g) | 1.30 | HgO(s) | -58.56 |
HgCl2(s) | -179 | Hg2Cl2(s) | -210.78 | KCl(s) | -409.2 | KI(s) | -324.89 |
從上表可以看出，絕大多數準標準摩爾生成自由能都是負值，只有少數物質是正的。
判斷反應進行
可以利用各物質的標準摩爾生成自由能ΔfGΘm，來計算出化學反應的標準摩爾吉布斯自由能ΔrGΘm，並由吉布斯自由能判斷反應是否能自發進行。
計算公式為：ΔrGΘm=∑ΔfGΘm（產物）-∑ΔfGΘm（反應物）或寫成ΔrGΘm=∑v(B)ΔfGΘm(B)
例如，室溫下NH4Cl(s)在標態下是穩定的，分解不能自發進行，以下通過計算來驗證：
公式推導
從穩定單質帶生成物（產物）的途徑有兩種，一種是直接到終態即生成物，以穩定的單質為相對標誌，此時的生成物的標準摩爾生成自由能就是ΔfGΘm（產物）；還有一種途徑是先由單質變為所求反應的反應物，此時的反應物的標準生成標誌摩爾自由能是ΔfGΘm（反應物），然後再由反應物變為生成物即反生所求反應，此時反應的標準吉布斯自由能是ΔrGΘm。
由於吉布斯自由能是狀態函式其改變值與途徑無關，所以ΔrGΘm+∑ΔfGΘm（反應物）=∑ΔfGΘm（產物），移項即得利用標準摩爾生成自由能的變化值ΔfGΘm求解出標準摩爾吉布斯自由能變化值ΔrGΘm的公式。
