على الأرجح ، تحركت التفاعلات الكيميائية الأولى التي درستها في المدرسة في اتجاه واحد ؛ على سبيل المثال ، سكب الخل في صودا الخبز لصنع "بركان". في الواقع ، يجب توضيح معظم ردود الفعل بسهم يشير في كل اتجاه ، مما يعني أن التفاعل يمكن أن يسير في كلا الاتجاهين. يوفر التحقق من طاقة جيبس الحرة لنظام ما طريقة لتحديد ما إذا كان أحد الأسهم أكبر بكثير من الآخر ؛ بمعنى ، هل يسير رد الفعل دائمًا في اتجاه واحد ، أم أنهما قريبان من نفس الحجم؟ في الحالة الأخيرة ، من المرجح أن يسير رد الفعل في اتجاه مثل الآخر. العوامل الثلاثة الحاسمة في حساب طاقة جيبس الحرة هي المحتوى الحراري ، والإنتروبيا ، ودرجة الحرارة.
الطاقة الداخلية الكامنة
المحتوى الحراري هو مقياس لكمية الطاقة الموجودة في النظام. تعتبر الطاقة الداخلية ، أو الطاقة الناتجة عن الحركة العشوائية للجزيئات ، أحد المكونات الأساسية في المحتوى الحراري. المحتوى الحراري ليس الطاقة الكامنة للروابط الجزيئية ولا الطاقة الحركية لنظام متحرك. تتحرك الجزيئات في المادة الصلبة أقل بكثير من تلك الموجودة في الغاز ، وبالتالي فإن المحتوى الحراري في المادة الصلبة أقل. العوامل الأخرى في حساب المحتوى الحراري هي ضغط وحجم النظام ، وهما الأكثر أهمية في نظام الغاز. يتم تغيير المحتوى الحراري عند العمل على نظام ، أو إذا قمت بإضافة أو طرح الحرارة و / أو المادة.
غير قادر علي
يمكنك التفكير في الانتروبيا كمقياس للطاقة الحرارية لنظام أو كمقياس لاضطراب النظام. لترى كيف يرتبط الاثنان ، فكر في كوب من الماء يتجمد. عندما تأخذ الطاقة الحرارية من الماء ، فإن الجزيئات التي كانت تتحرك بحرية وبشكل عشوائي تصبح مقفلة في بلورة جليدية صلبة ومرتبة للغاية. في هذه الحالة ، كان التغيير في الانتروبيا للنظام سالبًا ؛ أصبح أقل اضطرابًا. على مستوى الكون ، تتزايد الإنتروبيا دائمًا.
العلاقة بدرجة الحرارة
يتأثر المحتوى الحراري والإنتروبيا بدرجة الحرارة. إذا قمت بإضافة حرارة إلى النظام ، فسوف تزيد من كل من الانتروبيا والمحتوى الحراري. يتم تضمين درجة الحرارة أيضًا كعامل مستقل في حساب طاقة جيبس المجانية. يمكنك حساب التغيير في طاقة جيبس الحرة بضرب درجة الحرارة بالتغير في الانتروبيا ، وطرح المنتج من التغير في المحتوى الحراري للنظام. من هذا ، يمكنك أن ترى أن درجة الحرارة يمكن أن تغير بشكل كبير طاقة جيبس الحرة.
الصلة في التفاعلات الكيميائية
تعد القدرة على حساب طاقة جيبس المجانية أمرًا مهمًا لأنه يمكنك استخدامها لتحديد مدى احتمالية حدوث رد فعل. المحتوى الحراري السلبي والإنتروبيا الإيجابية يفضلان التفاعل في المستقبل. المحتوى الحراري الإيجابي والإنتروبيا السلبية لا يفضلان التفاعل في المستقبل ؛ ستذهب هذه التفاعلات في الاتجاه المعاكس ، بغض النظر عن درجة الحرارة. عندما يفضل أحدهما التفاعل والآخر لا يفضله ، تحدد درجة الحرارة الاتجاه الذي سيتجه إليه التفاعل. إذا كان التغيير في طاقة جيبس الحرة سلبيًا ، فسوف يتقدم التفاعل ؛ إذا كانت موجبة ، فسوف تتحرك في الاتجاه المعاكس. عندما يكون الصفر ، يكون التفاعل في حالة توازن.
