Hvad er Gibbs Free Energy?

Mest sandsynligt flyttede de første kemiske reaktioner i skolen i en retning; for eksempel, eddike hældes i bagepulver til 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 finde frem til Gibbs frie energi i et system giver en måde at afgøre, om en 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 tilbøjelig til at gå en vej som den anden. De tre kritiske faktorer i beregningen af ​​Gibbs fri energi er entalpier, entropi og temperatur.

Enthalpy

Enthalpy er et mål for, hvor meget energi der er indeholdt i et system. En primær komponent i entalpier er intern energi, eller energien fra den tilfældige bevægelse af molekyler. Enthalpy er hverken den potentielle energi af molekylære bindinger eller den kinetiske energi i et bevægende system. Molekylerne i et faststof bevæger sig meget mindre end dem af en gas, så det faste stof har mindre entalpier. De øvrige faktorer ved beregning af entalpier er systemets tryk og volumen, som er vigtigst i et gassystem. Enthalfi ændres, når du arbejder på et system, eller hvis du tilføjer eller subtraherer varme og /eller materie.

Entropi

Du kan tænke på entropi som et mål for den termiske energi af en system eller som et mål for systemets lidelse. For at se, hvordan de to er relaterede, tænk på et glas vand, der fryser. Når du tager varmeenergien væk fra vandet, bliver molekylerne, der bevæger sig frit og tilfældigt, låst i en solid og meget ordnet iskrystal. I dette tilfælde var forandringen i entropi for systemet negativ; det blev mindre uorden. På universets niveau er entropi altid stigende.

Forhold til temperatur

Entalier og entropi påvirkes af temperaturen. Hvis du tilføjer varme til systemet, vil du øge både entropi og entalpy. Temperaturen indgår også som en uafhængig faktor ved beregning af Gibbs fri energi. Du beregner ændringen i Gibbs fri energi ved at gange temperaturen ved ændringen i entropi og trække produktet fra ændringen i entalpy til systemet. Fra dette kan du se, at temperaturen kan ændre Gibbs frie energi dramatisk.

Relevans i kemiske reaktioner

At kunne beregne Gibbs frie energi er vigtig, fordi du kan bruge den til at bestemme hvordan sandsynligvis er der en reaktion. Negativ enthalpi og positiv entropi favoriserer en reaktion fremadrettet. Positiv enthalpi og negativ entropi favoriserer ikke en reaktion fremad; Disse reaktioner vil gå i omvendt retning uanset temperatur. Når en 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 ved ligevægt.