Che cos'è l'energia libera di Gibbs in chimica?

All'inizio della chimica, i chimici hanno usato il termine "affinità" per descrivere la forza responsabile delle reazioni chimiche. Nell'era moderna, l'affinità si chiama energia libera di Gibbs.

Definizione

L'energia libera di Gibbs è una misura del potenziale di lavoro reversibile o massimo che può essere eseguito da un sistema a temperatura e pressione costanti. È una proprietà termodinamica definita nel 1876 da Josiah Willard Gibbs per prevedere se un processo avverrà spontaneamente a temperatura e pressione costanti. Energia libera di Gibbs sol è definito come

G = H - TS

dove H, T, e S sono l'entalpia, la temperatura e l'entropia. Il SI unità per l'energia di Gibbs è il chilojoule.

Cambiamenti nell'energia libera di Gibbs sol corrispondono alle variazioni di energia libera per processi a temperatura e pressione costanti. Il cambiamento nel libero cambiamento di energia di Gibbs è il massimo lavoro di non espansione ottenibile in queste condizioni in un sistema chiuso; DeltaG è negativo per i processi spontanei, positivo per i processi non spontanei e zero per i processi in equilibrio.

Energia libera di Gibbsè anche conosciuto come(G), energia libera di Gibbs, energia di Gibbs o funzione di Gibbs. A volte il termine "entalpia libera" viene usato per distinguerlo dall'energia libera di Helmholtz.

La terminologia raccomandata dall'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) è l'energia di Gibbs o la funzione di Gibbs.

Energia libera positiva e negativa

Il segno di un valore energetico di Gibbs può essere usato per determinare se una reazione chimica procede spontaneamente o meno. Se il segno per DeltaG è positivo, è necessario immettere energia aggiuntiva affinché si verifichi la reazione. Se il segno per DeltaG è negativo, la reazione è termodinamicamente favorevole e si verificherà spontaneamente.

Tuttavia, solo perché una reazione si verifica spontaneamente non significa che si verifichi rapidamente. La formazione di ruggine (ossido di ferro) dal ferro è spontanea, ma si verifica troppo lentamente per osservarla. La reazione:

C_(S)^diamante → C_(S)^grafite 

ha anche un aspetto negativo DeltaG a 25 ° C e 1 atmosfera, tuttavia i diamanti non sembrano cambiare spontaneamente in grafite.