Съдържание
Най-вероятно първите химични реакции, които сте учили в училище, се движеха в една посока; например оцетът се изсипва в сода за хляб, за да се направи „вулкан“. В действителност повечето реакции трябва да се илюстрират със стрелка, насочена във всяка посока, което означава, че реакцията може да върви и в двете посоки. Определянето на свободната енергия на Gibbs на система предлага начин да се определи дали една стрелка е много по-голяма от другата; т.е. реакцията почти винаги ли върви в една посока или и двете са близки до един и същи размер? В последния случай реакцията е също толкова вероятна да тръгне по един път, отколкото по другата. Трите критични фактора при изчисляването на свободната енергия на Гибс са енталпия, ентропия и температура.
Enthalpy
Енталпията е мярка за това колко енергия се съдържа в дадена система. Основен компонент на енталпията е вътрешната енергия, или енергията от произволното движение на молекулите. Енталпията не е нито потенциалната енергия на молекулните връзки, нито кинетичната енергия на движеща се система. Молекулите в твърдо вещество се движат много по-малко от тези на газ, така че твърдото вещество има по-малко енталпия. Другите фактори за изчисляване на енталпията са налягането и обемът на системата, които са най-важни в газовата система. Енталфията се променя, когато работите в система или ако добавяте или изваждате топлина и / или материя.
Ентропията
Можете да мислите за ентропията като мярка за топлинната енергия на дадена система или като мярка за разстройството на системата. За да видите как са свързани двете, помислете за чаша вода, която замръзва. Когато отнемете топлинна енергия далеч от водата, молекулите, които се движат свободно и произволно, се затварят в твърд и много подреден леден кристал. В този случай промяната на ентропията за системата беше отрицателна; тя стана по-малко безпорядъчна. На нивото на Вселената ентропията винаги се увеличава.
Връзка с температурата
Енталпията и ентропията се влияят от температурата. Ако добавите топлина към системата, ще увеличите както ентропията, така и енталпията. Температурата също е включена като независим фактор при изчисляването на свободната енергия на Gibbs. Изчислявате промяната в свободната енергия на Gibbs, като умножавате температурата по промяната на ентропията и изваждате продукта от промяната в енталпията за системата. От това можете да видите, че температурата може драматично да промени свободната енергия на Gibbs.
Уместност в химическите реакции
Да можеш да изчислиш свободната енергия на Гибс е важно, защото можеш да я използваш, за да определиш колко вероятна е реакцията. Отрицателната енталпия и положителната ентропия благоприятстват реакцията напред. Положителната енталпия и отрицателната ентропия не благоприятстват реакцията напред; тези реакции ще вървят в обратна посока, независимо от температурата. Когато единият фактор благоприятства реакцията, а другият не, температурата определя в коя посока ще тръгне реакцията. Ако промяната в свободната енергия на Гибс е отрицателна, реакцията ще продължи; ако е положителен, ще върви обратно. Когато е нула, реакцията е в равновесие.