反應的標準吉布斯自由能變化
一、化學反應的ΔrGm和ΔrGmÆ
對於任一反應，其化學反應等溫式可表示為
ΔrGm=ΔrGmØ+RTlnQa
式中ΔrGm=，表示指定條件下反應的吉布斯自由能變化；ΔrGmØ=則表示標準狀態下反應的吉布斯自由能變化。顯然，ΔrGm與ΔrGmØ的含義不同。物質的標準態化學勢μBØ只是溫度的函式，所以取決於化學反應本性的ΔrGmØ也只是溫度的函式，在標準態選定之後，指定溫度下任何化學反應的ΔrGmØ是常數。然而，ΔrGm不是常數，它還與反應體系所處的實際狀態有關，即與各物質的活度商Qa有關。在恆定溫度和壓力的條件下，可以根據ΔrGm的正負來判斷化學反應自發進行的方向，而ΔrGmØ的正負一般不能指示化學反應自發進行的方向。
在化學平衡中，ΔrGmØ具有特別重要的意義，下面介紹ΔrGmØ的一些套用：
1．ΔrGmØ是反應限度的量度
根據公式ΔrGmØ=-RTlnKaØ，由於標準平衡常數KaØ可以指示反應的限度，所以ΔrGmØ也是指示反應限度的量。由此式求得KaØ後，可進一步計算出體系在一定溫度下的平衡組成。
2．從某些反應的ΔrGmØ計算另一些反應的ΔrGmØ
例如，有下述反應：
(1)C(s)+O2(g)→C02(g)ΔrGmØ(1)
(2)CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)ΔrGmØ(2)
(3)-(2)=(3)C(s)+1/2O2(g)→CO(g)ΔrGmØ(3)
反應(3)的平衡常數很難直接測定，因為在碳的氧化過程中，很難控制使碳只氧化到CO而不生成CO2。但如已知ΔrGmØ(1)和ΔrGmØ(2)，則ΔrGmØ(3)可由下式
ΔrGmØ(3)=ΔrGmØ(1)-ΔrGmØ(2)
求得，從而可求出反應(3)的平衡常數。
3．利用ΔrGmØ估計反應的可能性
在一般情況下，ΔrGmØ雖然不能作為判別反應方向的依據，但由化學反應等溫式可知，若ΔrGmØ的絕對值很大，則ΔrGm的正負號就基本上取決於ΔrGmØ的符號，除非Qa很大或者很小，這在實際中往往是難以辦到的。例如，反應Zn(s)+O2(g)→ZnO(s)在298.15K時的ΔrGmØ=-318.2hJ·mol-1。欲使此反應不能進行，Qp必須大於6×1055，即O2的分壓要小於3.2×10-107Pa，才能使ΔrGm>0，實際上這是不可能實現的。所以，根據此反應的ΔrGmØ的數值，我們便能估計到該反應能夠正向自發進行，而且能夠反應得很徹底。同理，若ΔrGmØ是一個很大的正值，則在一般情況下ΔrGm的值也大致為正值，很難通過改變Qa的數值使ΔrGm改變符號。這就是說在給定條件下反方不能正向自發進行。那么，ΔrGmØ的值要有多大才能用來估計反應進行的方向呢?這沒有一定的標準。一般地，當ΔrGmØ>41.84kJ·mol-1時，可以認為反應不大可能自發進行；當ΔrGmØ在41.84～0kJ·mol-1之間時，有可能通過改變Qa使平衡向著更有利於生成產物的方向轉化；當ΔrGmØ<-41.84kJ·mol-1時，反應可以正向自發進行。應注意，這些界定只是近似的，不是一定如此。
ΔrGmØ一般可以通地下述幾種方法獲得：
(1)通過測定反應的平衡常數來計算ΔrGmØ；
(2)用已知反應的ΔrGmØ計算所研究反應的ΔrGmØ；
(3)根據公式ΔrGmØ=ΔrHmØ-TΔrSmØ來計算ΔrGmØ，其中反應的標準摩爾焓變ΔrHmØ可通過熱化學方法由實驗測定或由物質的標準摩爾生成焓計算得到，反應的標準摩爾熵ΔrSmØ則可通過熱容Cp的測定或直接從規定熵(見§4.3節)的計算獲得；
(4)由公式ΔrGmØ=-zEØF來計算，式中EØ是可逆電池的標準電動勢，F是法拉第常數，z是電池反應式中的得失電子數。在電化學一章中將介紹與此式有關的內容；
(5)用統計熱力學方法計算出不同物質的配分函式，進而可求得反應的ΔrGmØ，這將在第六章中討論；
(6)利用物質的標準摩爾生成吉布斯自由能來計算ΔrGmØ，下面將予以介紹。
二、物質的標準摩爾生成吉布斯自由能
獲得ΔrGmØ的一個簡便而又通用的方法就是仿效熱化學中計算反應熱的方法，即選定某種狀態作為標準來定義物質的標準生成吉布斯自由能，然後根據狀態函式的性質來計算化學反應的ΔrGmØ。
在溫度T、標準壓力PØ下，由穩定單質生成一摩爾化合物時反應的標準吉布斯自由能變化ΔrGmØ稱為該化合物的標準摩爾生成吉布斯自由能，用符號ΔfGmØ表示。例如，在298.15K時，反應
C(石墨，PØ)+O2(g，PØ)→CO2(g，PØ)
的標準摩爾吉布斯自由能變化ΔrGmØ=-394.38kJ·mol-1，有
ΔfGmØ=[CO2(g，298.15K)]=ΔrGmØ=-394.38kJ·mol-1
ΔfGmØ是一個相對值，即相對於反應溫度T和壓力PØ下穩定單質的標準生成吉布斯自由能為零而言的。根據這一定義，穩定單質的ΔfGmØ=0。一些物質的ΔfGmØ(298.15K)數據列於附錄中，ΔfGmØ的量綱為J·mol-1。
由於吉布斯自由能是狀態函式，因此可以利用物質的ΔfGmØ數據來計算化學反應的ΔrGmØ是。對任意反應
dD+eE+gG+hH
ΔrGmØ=[gΔfGmØ(G)+hΔfGmØ(H)]–[dΔfGmØ(D)+eΔfGmØ(E)]
