Hva er Gibbs Free Energy?

Mest sannsynlig beveget de første kjemiske reaksjonene du studerte på skolen i en retning; for eksempel eddik helles i natron for å lage en "vulkan". I virkeligheten bør de fleste reaksjonene illustreres med en pil som peker i hver retning, noe som betyr at reaksjonen kan gå begge veier. Å finne ut Gibbs frie energi i et system gir en måte å avgjøre om den ene pilen er mye større enn den andre; dvs. går reaksjonen nesten alltid i en retning, eller er de begge like store? I sistnevnte tilfelle vil reaksjonen like sannsynlig gå den ene veien som den andre. De tre kritiske faktorene ved beregning av Gibbs fri energi er entalpi, entropi og temperatur.

Enthalpy

Enthalpy er et mål på hvor mye energi som finnes i et system. En primær komponent i entalpi er intern energi, eller energien fra tilfeldig bevegelse av molekyler. Enthalpi er verken den potensielle energien til molekylære bindinger eller den kinetiske energien til et bevegelig system. Molekylene i et fast stoff beveger seg mye mindre enn en gass, så det faste stoffet har mindre entalpi. De andre faktorene ved beregning av entalpi er trykket og volumet i systemet, som er viktigst i et gasssystem. Enthalphy endres når du arbeider på et system, eller hvis du legger til eller trekker fra varme og / eller materie.

Entropi

Du kan tenke på entropi som et mål på termisk energi i et system eller som et mål på systemets forstyrrelse. For å se hvordan de to henger sammen, tenk på et glass vann som fryser. Når du tar varmeenergi fra vannet, blir molekylene som beveget seg fritt og tilfeldig låst i en solid og veldig ordnet iskrystall. I dette tilfellet var endringen i entropi for systemet negativ; det ble mindre uordnet. På universets nivå øker entropien alltid.

Forhold til temperatur

Entalpi og entropi påvirkes av temperaturen. Hvis du tilfører varme til systemet, vil du øke både entropi og entalpi. Temperatur er også inkludert som en uavhengig faktor i beregningen av Gibbs fri energi. Du beregner endringen i Gibbs fri energi ved å multiplisere temperaturen med endringen i entropi, og trekke produktet fra endringen i entalpi for systemet. Fra dette kan du se at temperaturen kan endre Gibbs frie energi dramatisk.

Relevans i kjemiske reaksjoner

Å være i stand til å beregne Gibbs fri energi er viktig fordi du kan bruke den til å bestemme hvor sannsynlig en reaksjon vil oppstå. Negativ entalpi og positiv entropi favoriserer en reaksjon fremover. Positiv entalpi og negativ entropi favoriserer ikke en reaksjon fremover; disse reaksjonene vil gå i motsatt retning, uavhengig av temperatur. Når en faktor favoriserer reaksjonen og den andre ikke, bestemmer temperaturen hvilken retning reaksjonen vil gå. Hvis endringen i Gibbs fri energi er negativ, vil reaksjonen gå fremover; hvis det er positivt, vil det gå i omvendt retning. Når det er null, er reaksjonen i likevekt.

  • Dele
instagram viewer