Najvjerojatnije su se prve kemijske reakcije koje ste proučavali u školi kretale u jednom smjeru; na primjer, ocat uliven u sodu bikarbonu da bi se stvorio "vulkan". U stvarnosti bi većinu reakcija trebalo ilustrirati strelicom koja pokazuje u svakom smjeru, što znači da bi reakcija mogla ići u oba smjera. Utvrđivanje Gibbsove slobodne energije sustava nudi način da se utvrdi je li jedna strelica puno veća od druge; tj. Ide li reakcija gotovo uvijek u jednom smjeru ili su oboje približno iste veličine? U potonjem slučaju, reakcija će vjerojatno ići u jednom smjeru kao i u drugom. Tri kritična čimbenika za izračunavanje Gibbsove slobodne energije su entalpija, entropija i temperatura.
Entalpija
Entalpija je mjera koliko energije sadrži sustav. Primarna komponenta entalpije je unutarnja energija ili energija slučajnog kretanja molekula. Entalpija nije niti potencijalna energija molekularnih veza niti kinetička energija sustava u pokretu. Molekule u krutini kreću se puno manje nego molekule plina, pa krutina ima manje entalpije. Ostali čimbenici za izračunavanje entalpije su tlak i volumen sustava, koji su najvažniji u plinskom sustavu. Entalfija se mijenja kada radite na sustavu ili ako dodate ili oduzmete toplinu i / ili materiju.
Entropija
Entropiju možete smatrati mjerom toplinske energije sustava ili mjerom poremećaja sustava. Da biste vidjeli kako su to dvoje povezani, razmislite o čaši vode koja se smrzava. Kad oduzmete toplinsku energiju iz vode, molekule koje su se slobodno kretale i nasumično se zaključavaju u čvrsti i vrlo uređeni kristal leda. U ovom je slučaju promjena entropije za sustav bila negativna; postalo je manje neuređeno. Na razini svemira entropija se uvijek povećava.
Odnos prema temperaturi
Na entalpiju i entropiju utječe temperatura. Ako sustavu dodate toplinu, povećati ćete i entropiju i entalpiju. Temperatura je također uključena kao neovisni faktor u izračunavanju Gibbsove slobodne energije. Promjenu Gibbsove slobodne energije računate množenjem temperature s promjenom entropije i oduzimanjem proizvoda od promjene entalpije za sustav. Iz ovoga možete vidjeti da temperatura može dramatično promijeniti Gibbsovu slobodnu energiju.
Značaj u kemijskim reakcijama
Sposobnost izračunavanja Gibbsove slobodne energije važna je jer pomoću nje možete odrediti koliko je vjerojatno da će se reakcija dogoditi. Negativna entalpija i pozitivna entropija pogoduju reakciji naprijed. Pozitivna entalpija i negativna entropija ne favoriziraju reakciju prema naprijed; te će reakcije ići u obrnutom smjeru, bez obzira na temperaturu. Kada jedan faktor favorizira reakciju, a drugi ne, temperatura određuje u kojem će smjeru reakcija ići. Ako je promjena Gibbsove slobodne energije negativna, reakcija će ići naprijed; ako je pozitivan, ići će obrnuto. Kad je nula, reakcija je u ravnoteži.