Indhold
Mest sandsynligt flyttede de første kemiske reaktioner, du studerede i skolen, i en retning; for eksempel hældes eddike i natron for at lave en "vulkan." I virkeligheden skal de fleste reaktioner illustreres med en pil, der peger i hver retning, hvilket betyder, at reaktionen kan gå begge veje. At konstatere Gibbs 'frie energi fra et system giver en måde at bestemme, om den ene pil er meget større end den anden; dvs. går reaktionen næsten altid i en retning, eller er de begge tæt på samme størrelse? I sidstnævnte tilfælde er reaktionen lige så sandsynlig, at den går den ene vej som den anden. De tre kritiske faktorer til beregning af Gibbs fri energi er entalpi, entropi og temperatur.
enthalpi
Enthalpy er et mål for, hvor meget energi der er indeholdt i et system. En primær komponent i entalpien er intern energi eller energien fra molekylers tilfældige bevægelse. Enthalpy er hverken den potentielle energi i molekylære bindinger eller den kinetiske energi i et bevægende system. Molekylerne i et fast stof bevæger sig meget mindre end de af en gas, så det faste stof har mindre entalpi. De andre faktorer til beregning af enthalpi er tryk og volumen på systemet, som er mest vigtigt i et gassystem. Enthalfi ændres, når du arbejder på et system, eller hvis du tilføjer eller trækker varme og / eller stof.
Entropi
Du kan tænke på entropi som et mål for et systems termiske energi eller som et mål for forstyrrelsen i systemet. For at se, hvordan de to hænger sammen, skal du tænke på et glas vand, der fryser. Når du tager varmeenergi væk fra vandet, bliver molekylerne, der bevægede sig frit og tilfældigt, låst i en fast og meget ordnet iskrystall. I dette tilfælde var ændringen i entropi for systemet negativ; det blev mindre forstyrret. På universets niveau stiger entropi altid.
Forhold til temperatur
Enthalpy og entropi påvirkes af temperaturen. Hvis du tilføjer varme til systemet øger du både entropi og entalpi. Temperatur er også inkluderet som en uafhængig faktor i beregningen af Gibbs fri energi. Du beregner ændringen i Gibbs-frie energi ved at multiplicere temperaturen med ændringen i entropi og trække produktet fra ændringen i entalpi for systemet. Fra dette kan du se, at temperatur dramatisk kan ændre Gibbs frie energi.
Relevans i kemiske reaktioner
At være i stand til at beregne Gibbs-frie energi er vigtigt, fordi du kan bruge den til at bestemme, hvor sandsynligt en reaktion er, at der vil ske. Negativ entalpi og positiv entropi favoriserer en reaktion fremadrettet. Positiv entalpi og negativ entropi favoriserer ikke en reaktion fremadrettet; disse reaktioner går i den modsatte retning, uanset temperatur. Når den ene faktor favoriserer reaktionen og den anden ikke, bestemmer temperaturen, hvilken retning reaktionen vil gå. Hvis ændringen i Gibbs fri energi er negativ, vil reaktionen gå fremad; hvis det er positivt, vil det gå omvendt. Når det er nul, er reaktionen i ligevægt.