Hvad sker der i eksergoniske kemiske reaktioner? En ekspertguide til Gibbs Free Energy

Af John Brennan
Opdateret 30. august 2022

Gibbs Free Energy

Gibbs frie energi måler et systems kapacitet til at udføre ikke-mekanisk arbejde. Når Gibbs frie energi af reaktanter overstiger produkternes, er reaktionen eksergonisk - termodynamisk spontan og i stand til at frigive energi uden ekstern input.

Eksoterm vs. eksergonisk

Mens mange eksergoniske reaktioner er eksoterme og udsender varme, er de to begreber forskellige. En eksergonisk proces kan endda absorbere varme (endotermisk), hvis den samlede entropiændring opvejer entalpiændringen. Tegnet på den frie energiændring, ikke varmestrømmen, bestemmer spontaniteten.

Entropi vs. Entalpi

Kemikere fra det 19. århundrede kæmpede med spontane endoterme reaktioner, fordi de overså entropi, målet for utilgængelig energi. En proces bliver eksergonisk, når den totale entropi af systemet plus omgivelser øges, selvom systemet selv absorberer varme.

Overvejelser

Reaktioner, der producerer en gas eller involverer fordampning, udviser typisk store positive entropiændringer, hvilket gør dem mere eksergoniske ved højere temperaturer. Omvendt er varmeafgivende reaktioner normalt mere eksergoniske ved lavere temperaturer. Reaktionskinetik har også betydning; en eksergonisk reaktion kan stadig være kinetisk træg og praktisk talt ikke observerbar.