गिब्स फ्री एनर्जी क्या है?

सबसे अधिक संभावना है, स्कूल में आपने जो पहली रासायनिक प्रतिक्रियाएँ पढ़ीं, वे एक दिशा में चली गईं; उदाहरण के लिए, सिरका "ज्वालामुखी" बनाने के लिए बेकिंग सोडा में डाला जाता है। वास्तव में, अधिकांश प्रतिक्रियाओं को प्रत्येक दिशा में इंगित करने वाले तीर के साथ चित्रित किया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है कि प्रतिक्रिया दोनों तरीकों से जा सकती है। एक प्रणाली की गिब्स मुक्त ऊर्जा का पता लगाना यह निर्धारित करने का एक तरीका प्रदान करता है कि क्या एक तीर दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा है; यानी, क्या प्रतिक्रिया लगभग हमेशा एक दिशा में जाती है, या वे दोनों एक ही आकार के करीब हैं? बाद के मामले में, प्रतिक्रिया एक तरह से दूसरे के रूप में जाने की संभावना है। गिब्स मुक्त ऊर्जा की गणना में तीन महत्वपूर्ण कारक हैं थैलेपी, एन्ट्रापी और तापमान।

एन्थैल्पी एक माप है कि एक प्रणाली में कितनी ऊर्जा निहित है। थैलेपी का एक प्राथमिक घटक आंतरिक ऊर्जा है, या अणुओं की यादृच्छिक गति से ऊर्जा है। एन्थैल्पी न तो आण्विक बंधों की स्थितिज ऊर्जा है और न ही गतिमान निकाय की गतिज ऊर्जा। ठोस में अणु गैस की तुलना में बहुत कम गति करते हैं, इसलिए ठोस में कम एन्थैल्पी होती है। एन्थैल्पी की गणना में अन्य कारक प्रणाली का दबाव और आयतन हैं, जो गैस प्रणाली में सबसे महत्वपूर्ण हैं। जब आप किसी सिस्टम पर काम करते हैं, या यदि आप गर्मी और/या पदार्थ को जोड़ते या घटाते हैं, तो एन्थैल्फ़ी बदल जाती है।

आप एन्ट्रापी को किसी निकाय की ऊष्मीय ऊर्जा के माप के रूप में या तंत्र के विकार के माप के रूप में सोच सकते हैं। यह देखने के लिए कि दोनों कैसे संबंधित हैं, एक गिलास पानी के बारे में सोचें जो जम जाता है। जब आप ऊष्मा ऊर्जा को पानी से दूर ले जाते हैं, तो अणु जो स्वतंत्र रूप से और बेतरतीब ढंग से घूम रहे थे, एक ठोस और बहुत व्यवस्थित बर्फ क्रिस्टल में बंद हो जाते हैं। इस मामले में, सिस्टम के लिए एन्ट्रापी में परिवर्तन नकारात्मक था; यह कम अव्यवस्थित हो गया। ब्रह्मांड के स्तर पर, एन्ट्रापी हमेशा बढ़ रही है।

एन्थैल्पी और एन्ट्रापी तापमान से प्रभावित होते हैं। यदि आप सिस्टम में गर्मी जोड़ते हैं तो आप एन्ट्रापी और थैलेपी दोनों को बढ़ाएंगे। गिब्स मुक्त ऊर्जा की गणना में तापमान को एक स्वतंत्र कारक के रूप में भी शामिल किया जाता है। आप गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन की गणना एंट्रोपी में परिवर्तन से तापमान को गुणा करके और सिस्टम के लिए एन्थैल्पी में परिवर्तन से उत्पाद को घटाकर करते हैं। इससे आप देख सकते हैं कि तापमान गिब्स मुक्त ऊर्जा को नाटकीय रूप से बदल सकता है।

गिब्स मुक्त ऊर्जा की गणना करने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है क्योंकि आप इसका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए कर सकते हैं कि प्रतिक्रिया होने की कितनी संभावना है। ऋणात्मक एन्थैल्पी और धनात्मक एन्ट्रॉपी आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया का पक्ष लेते हैं। धनात्मक एन्थैल्पी और ऋणात्मक एन्ट्रापी आगे बढ़ने वाली अभिक्रिया के पक्ष में नहीं हैं; तापमान की परवाह किए बिना ये प्रतिक्रियाएं विपरीत दिशा में जाएंगी। जब एक कारक प्रतिक्रिया का पक्ष लेता है और दूसरा नहीं, तो तापमान निर्धारित करता है कि प्रतिक्रिया किस दिशा में जाएगी। यदि गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन ऋणात्मक है, तो अभिक्रिया आगे बढ़ेगी; अगर यह सकारात्मक है, तो यह उल्टा हो जाएगा। जब यह शून्य होता है, तो प्रतिक्रिया संतुलन पर होती है।