Greičiausiai pirmosios cheminės reakcijos, kurias mokėtės mokykloje, pajudėjo viena kryptimi; pavyzdžiui, actas pilamas į soda, kad būtų „ugnikalnis“. Iš tikrųjų daugumą reakcijų reikėtų iliustruoti rodykle, nukreipta į kiekvieną pusę, o tai reiškia, kad reakcija gali vykti abiem kryptimis. Išsiaiškinus sistemos laisvą Gibbso energiją, galima nustatyti, ar viena rodyklė yra daug didesnė už kitą; y., ar beveik visada reakcija vyksta viena kryptimi, ar jie abu yra arti to paties dydžio? Pastaruoju atveju tikėtina, kad reakcija eis vienaip nei į kitą. Trys kritiniai veiksniai, apskaičiuojant Gibbso laisvąją energiją, yra entalpija, entropija ir temperatūra.
Entalpija
Enalpija yra tai, kiek energijos yra sistemoje. Pagrindinis entalpijos komponentas yra vidinė energija arba atsitiktinio molekulių judėjimo energija. Entalpija nėra nei potenciali molekulinių ryšių energija, nei judančios sistemos kinetinė energija. Kietosios medžiagos molekulės juda daug mažiau nei dujos, todėl kietoji medžiaga turi mažiau entalpijos. Kiti veiksniai apskaičiuojant entalpiją yra sistemos slėgis ir tūris, kurie yra svarbiausi dujų sistemoje. Entalfija keičiama, kai dirbate sistemoje, arba pridėdami ar atimdami šilumą ir (arba) medžiagą.
Entropija
Jūs galite galvoti apie entropiją kaip apie sistemos šiluminės energijos matą arba kaip apie sistemos sutrikimo matą. Norėdami sužinoti, kaip abu yra susiję, pagalvokite apie užšaldančią stiklinę vandens. Atėmus šilumos energiją iš vandens, laisvai ir atsitiktinai judančios molekulės užsiblokuoja tvirtuose ir labai tvarkinguose ledo kristaluose. Šiuo atveju sistemos entropijos pokytis buvo neigiamas; jis tapo mažiau netvarkingas. Visatos lygmenyje entropija visada didėja.
Ryšys su temperatūra
Temperatūra įtakoja entalpiją ir entropiją. Jei į sistemą pridėsite šilumos, padidinsite entropiją ir entalpiją. Temperatūra taip pat įtraukiama kaip nepriklausomas veiksnys apskaičiuojant Gibbso laisvąją energiją. Gibso laisvosios energijos pokytį apskaičiuojate padauginę temperatūrą iš entropijos pokyčio ir atimdami produktą iš sistemos entalpijos pokyčio. Iš to matote, kad temperatūra gali dramatiškai pakeisti laisvąją Gibso energiją.
Cheminių reakcijų svarba
Galimybė apskaičiuoti laisvąją Gibbso energiją yra svarbi, nes ją galite naudoti norėdami nustatyti reakcijos tikimybę. Neigiama entalpija ir teigiama entropija skatina tolesnę reakciją. Teigiama entalpija ir neigiama entropija nėra palanki tolesnei reakcijai; šios reakcijos vyks atvirkštine kryptimi, nepriklausomai nuo temperatūros. Kai vienas veiksnys palaiko reakciją, o kitas - ne, temperatūra nustato, kuria kryptimi vyks reakcija. Jei laisvosios Gibbso energijos pokytis bus neigiamas, reakcija vyks į priekį; jei jis bus teigiamas, jis eis atvirkščiai. Kai ji lygi nuliui, reakcija yra pusiausvyroje.