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[综合交流] 请教各位老师关于有机小分子在水溶液中发生电化学反应的自由能计算的问题

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各位老师好。今天想请教的问题是有机小分子在水溶液中发生电化学反应的ΔG如何计算的问题(均在标况下即可)。

假设有机分子A,能够得到电极上的2个电子,结合2个H+或者1个Zn2+,从而成为A-2H或者A-Zn,其反应式如下:
A(aq) + 2H+(aq) + 2e-(来自金属电极) → A-2H(aq)
A(aq) + Zn2+(aq) + 2e-(来自金属电极) → A-Zn(aq)

我查了一下相关文献,发现计算方式五花八门。我截取了一部分并附图在下方,现在利用它们的逻辑套在我的情况中描述一下:
① 不考虑电子自由能,得到 ΔG = G(A-2H) - G(A) - 2G(H+) 和 ΔG = G(A-Zn) - G(A) - 2G(Zn2+);
② 把电子先跟质子结合,即成为H和Zn原子,得到 ΔG = G(A-2H) - G(A) - 2G(H) 和 ΔG = G(A-Zn) - G(A) - 2G(Zn);
③ 把电子先跟有机分子结合,即成为A2-阴离子,得到 ΔG = G(A-2H)- G(A2-) - 2G(H+) 和 ΔG = G(A-Zn) - G(A2-) - 2G(Zn2+);

综合以上,我希望请教老师们如下问题:
0、以上三种方式有没有哪一种是可以接受的,或者说哪一种最合理呢?
1、目前我可以确定的是,G(A)、G(A2-)、G(A-2H)、G(A-Zn)这些如果要计算的话,需要按照sob老师的327号文章里的“3 溶剂环境下溶质自由能的计算方法”去计算,但H+和Zn2+在水中的自由能如何计算呢?
2、承接上一个问题,我查阅到sob老师贴出过“(1) 298K,1atm气相下 G(H+) = -26.3101 kJ/mol”,那么加上327号文章中提到的“(2) 质子在水中的溶解自由能为-265.9 kcal/mol”;我是否可以认为水中的质子自由能为(1)+(2)+1.89kcal/mol呢(统一单位后相加)?
3、按照问题2的思路,我找了一下Zn2+的相关数据,没找到气相的,但发现了Zn2+的溶解自由能是-21.28eV(A. Bard, R. Parsons, J. Jordan (Eds.), Standard Potentials in Aqueous Solutions, Marcel Dekker, New York, 1985)。那是不是【自己计算Zn2+在1atm气相下的自由能】+【-21.28eV】+【1.89kcal/mol】(统一单位后相加)即可?
4、如果我的目的只是想在相同计算条件下对比A更倾向于结合2个H+还是1个Zn2+(而并非希望精确算出ΔG的具体数值),那么是不是电子自由能就可以忽略不计呢(因为两者的ΔG包含相同的电子自由能)?或者说出于这种目的的话,整个计算过程有没有更简化的做法呢?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-8-23 11:03:40 | 只看该作者 Only view this author
问题比较长,还望了解其中部分的老师也能不吝赐教

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-8-23 11:03:46 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 Fencros7y 于 2024-8-23 11:53 编辑

网络问题重复回帖了,很抱歉

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