Conţinut
Cel mai probabil, primele reacții chimice pe care le-ați studiat în școală s-au mișcat într-o direcție; de exemplu, oțet turnat în bicarbonat de sodiu pentru a face un "vulcan". În realitate, majoritatea reacțiilor ar trebui ilustrate cu o săgeată orientată în fiecare direcție, ceea ce înseamnă că reacția ar putea merge pe ambele sensuri. A verifica energia liberă a unui sistem Gibbs oferă o modalitate de a determina dacă o săgeată este mult mai mare decât cealaltă; adică, reacția este aproape întotdeauna într-o direcție sau sunt ambele aproape de aceeași dimensiune? În ultimul caz, reacția este la fel de probabilă să meargă într-un fel ca în cealaltă. Cei trei factori critici în calculul energiei libere Gibbs sunt entalpia, entropia și temperatura.
entalpia
Entalpia este o măsură a cantității de energie conținută într-un sistem. O componentă primară a entalpiei este energia internă sau energia din mișcarea aleatorie a moleculelor. Entalpia nu este nici energia potențială a legăturilor moleculare, nici energia cinetică a unui sistem în mișcare. Moleculele dintr-un solid se mișcă mult mai puțin decât cele ale unui gaz, deci solidul are mai puțin entalpie. Ceilalți factori în calculul entalpiei sunt presiunea și volumul sistemului, care sunt cele mai importante într-un sistem de gaz. Entalfia este modificată atunci când lucrați la un sistem sau dacă adăugați sau scădeți căldură și / sau materie.
entropia
Puteți gândi entropia ca o măsură a energiei termice a unui sistem sau ca o măsură a tulburării sistemului. Pentru a vedea cum se leagă cele două, gândiți-vă la un pahar cu apă care îngheață. Când scoți energia termică departe de apă, moleculele care se mișcau liber și aleatoriu devin blocate într-un cristal de gheață solid și foarte ordonat. În acest caz, modificarea entropiei pentru sistem a fost negativă; a devenit mai puțin dezordonat. La nivelul universului, entropia este mereu în creștere.
Relația cu temperatura
Entalpia și entropia sunt influențate de temperatură. Dacă adăugați căldură în sistem, veți crește atât entropia cât și entalpia. Temperatura este, de asemenea, inclusă ca factor independent în calculul energiei libere Gibbs. Calculați schimbarea energiei libere Gibbs înmulțind temperatura cu modificarea entropiei și scăzând produsul din modificarea entalpiei pentru sistem. Din aceasta, puteți vedea că temperatura poate schimba dramatic energia liberă Gibbs.
Relevanța în reacțiile chimice
A fi capabil să calculeze energia liberă Gibbs este important pentru că o poți folosi pentru a determina cât de probabil este să apară o reacție. Entalpia negativă și entropia pozitivă favorizează o reacție înaintată. Entalpia pozitivă și entropia negativă nu favorizează înaintarea unei reacții; aceste reacții vor merge în sens invers, indiferent de temperatură. Când un factor favorizează reacția, iar celălalt nu, temperatura determină ce direcție va merge. Dacă schimbarea energiei libere Gibbs este negativă, reacția va continua; dacă este pozitiv, va merge invers. Când este zero, reacția este la echilibru.