아마도 학교에서 공부 한 첫 번째 화학 반응은 한 방향으로 움직였습니다. 예를 들어, 식초를 베이킹 소다에 부어 "화산"을 만들었습니다. 실제로 대부분의 반응은 각 방향을 가리키는 화살표로 표시되어야합니다. 즉, 반응이 양방향으로 진행될 수 있음을 의미합니다. 시스템의 Gibbs 자유 에너지를 확인하면 한 화살표가 다른 화살표보다 훨씬 큰지 여부를 확인할 수 있습니다. 즉, 반응이 거의 항상 한 방향으로 진행됩니까? 아니면 둘 다 같은 크기에 가깝습니까? 후자의 경우 반응은 한 방향으로 진행될 가능성이 있습니다. Gibbs 자유 에너지를 계산할 때 세 가지 중요한 요소는 엔탈피, 엔트로피 및 온도입니다.
엔탈피
엔탈피는 시스템에 포함 된 에너지의 양을 측정 한 것입니다. 엔탈피의 주요 구성 요소는 내부 에너지 또는 분자의 무작위 이동에서 나오는 에너지입니다. 엔탈피는 분자 결합의 위치 에너지도 아니고 움직이는 시스템의 운동 에너지도 아닙니다. 고체의 분자는 기체의 분자보다 훨씬 적게 이동하므로 고체의 엔탈피가 적습니다. 엔탈피를 계산하는 다른 요소는 가스 시스템에서 가장 중요한 시스템의 압력과 부피입니다. 엔탈피는 시스템에서 작업 할 때 또는 열 및 / 또는 물질을 더하거나 빼면 변경됩니다.
엔트로피
엔트로피를 시스템의 열 에너지 측정 값 또는 시스템 장애의 측정 값으로 생각할 수 있습니다. 두 가지가 어떻게 관련되어 있는지 보려면 얼어 붙는 물 한 컵을 생각해보십시오. 물에서 열 에너지를 빼 내면 자유롭게 움직이고 있던 분자가 단단하고 매우 질서있는 얼음 결정에 고정됩니다. 이 경우 시스템의 엔트로피 변화는 음수였습니다. 덜 무질서 해졌습니다. 우주 수준에서 엔트로피는 항상 증가하고 있습니다.
온도와의 관계
엔탈피와 엔트로피는 온도의 영향을받습니다. 시스템에 열을 추가하면 엔트로피와 엔탈피가 모두 증가합니다. 온도는 또한 Gibbs 자유 에너지를 계산할 때 독립적 인 요소로 포함됩니다. 온도에 엔트로피 변화를 곱하고 시스템의 엔탈피 변화에서 제품을 빼서 Gibbs 자유 에너지의 변화를 계산합니다. 이로부터 온도가 Gibbs 자유 에너지를 극적으로 변화시킬 수 있음을 알 수 있습니다.
화학 반응의 관련성
Gibbs 자유 에너지를 계산할 수 있다는 것은 반응이 발생할 가능성을 결정하는 데 사용할 수 있기 때문에 중요합니다. 음의 엔탈피와 양의 엔트로피는 앞으로의 반응에 유리합니다. 양의 엔탈피와 음의 엔트로피는 앞으로의 반응에 유리하지 않습니다. 이러한 반응은 온도에 관계없이 반대 방향으로 진행됩니다. 한 요인이 반응을 선호하고 다른 요인이 그렇지 않은 경우 온도에 따라 반응이 진행될 방향이 결정됩니다. Gibbs 자유 에너지의 변화가 부정적이면 반응이 진행됩니다. 양수이면 역순으로 진행됩니다. 0 일 때 반응은 평형 상태입니다.