Innhold
Mest sannsynlig flyttet de første kjemiske reaksjonene du studerte på skolen i en retning; for eksempel, eddik som helles i natron for å lage en "vulkan." I virkeligheten bør de fleste reaksjoner illustreres med en pil som peker i hver retning, noe som betyr at reaksjonen kan gå begge veier. Å konstatere Gibbs 'frie energi til et system er en måte å finne ut om den ene pilen er mye større enn den andre; dvs. går reaksjonen nesten alltid i en retning, eller er de begge nær samme størrelse? I sistnevnte tilfelle er det like sannsynlig at reaksjonen går den ene veien som den andre. De tre kritiske faktorene for beregning av Gibbs gratis energi er entalpi, entropi og temperatur.
entalpi
Enthalpy er et mål på hvor mye energi som finnes i et system. En primær komponent i entalpien er indre energi, eller energien fra molekylers tilfeldige bevegelse. Enthalpy er verken den potensielle energien til molekylære bindinger eller den kinetiske energien i et bevegelig system. Molekylene i et fast stoff beveger seg mye mindre enn de i en gass, så det faste stoffet har mindre entalpi. De andre faktorene for beregning av entalpi er trykket og volumet til systemet, som er viktigst i et gassystem. Enthalphy endres når du arbeider på et system, eller hvis du legger til eller trekker fra varme og / eller materie.
Entropy
Du kan tenke på entropi som et mål på den termiske energien i et system eller som et mål på forstyrrelsen i systemet. For å se hvordan de to er i slekt, tenk på et glass vann som fryser. Når du tar varmeenergi bort fra vannet, blir molekylene som beveget seg fritt og tilfeldig, låst i en solid og veldig ordnet iskrystall. I dette tilfellet var endringen i entropi for systemet negativ; det ble mindre forstyrret. På universets nivå øker entropien alltid.
Forhold til temperatur
Enthalpy og entropy påvirkes av temperatur. Hvis du tilfører varme til systemet, vil du øke både entropi og entalpi. Temperatur er også inkludert som en uavhengig faktor i beregningen av Gibbs fri energi. Du beregner endringen i Gibbs frie energi ved å multiplisere temperaturen med endringen i entropi, og trekke produktet fra endringen i entalpi for systemet. Fra dette kan du se at temperaturen dramatisk kan endre Gibbs gratis energi.
Relevans i kjemiske reaksjoner
Å kunne beregne Gibbs gratis energi er viktig fordi du kan bruke den til å bestemme hvor sannsynlig en reaksjon vil oppstå. Negativ entalpi og positiv entropi favoriserer en reaksjon fremover. Positiv entalpi og negativ entropi favoriserer ikke en reaksjon fremover; disse reaksjonene vil gå i motsatt retning, uavhengig av temperatur. Når den ene faktoren favoriserer reaksjonen og den andre ikke, bestemmer temperaturen hvilken retning reaksjonen vil gå. Hvis endringen i Gibbs gratis energi er negativ, vil reaksjonen gå frem; hvis det er positivt, vil det gå omvendt. Når den er null, er reaksjonen i likevekt.