Cel mai probabil, primele reacții chimice pe care le-ați studiat în școală s-au deplasat într-o direcție; de exemplu, oțetul turnat în bicarbonat de sodiu pentru a face un „vulcan”. În realitate, majoritatea reacțiilor ar trebui ilustrate cu o săgeată îndreptată în fiecare direcție, ceea ce înseamnă că reacția ar putea merge în ambele sensuri. Constatarea energiei libere Gibbs a unui sistem oferă o modalitate de a determina dacă o săgeată este mult mai mare decât cealaltă; adică reacția merge aproape întotdeauna într-o singură direcție sau sunt amândoi aproape de aceeași dimensiune? În acest din urmă caz, reacția este la fel de probabilă să meargă într-un sens ca celălalt. Cei trei factori critici în calcularea energiei libere Gibbs sunt entalpia, entropia și temperatura.
Entalpia
Entalpia este o măsură a cantității de energie conținută într-un sistem. O componentă primară a entalpiei este energia internă sau energia din mișcarea aleatorie a moleculelor. Entalpia nu este nici energia potențială a legăturilor moleculare, nici energia cinetică a unui sistem în mișcare. Moleculele dintr-un solid se mișcă mult mai puțin decât cele ale unui gaz, astfel încât solidul are mai puțină entalpie. Ceilalți factori în calcularea entalpiei sunt presiunea și volumul sistemului, care sunt cele mai importante într-un sistem de gaze. Entalfia se schimbă atunci când lucrați la un sistem sau dacă adăugați sau scădeți căldură și / sau materie.
Entropie
Vă puteți gândi la entropie ca la o măsură a energiei termice a unui sistem sau ca o măsură a tulburării sistemului. Pentru a vedea cum sunt legate cele două, gândiți-vă la un pahar cu apă care îngheață. Când luați energia termică departe de apă, moleculele care se mișcau liber și aleatoriu se blochează într-un cristal de gheață solid și foarte ordonat. În acest caz, schimbarea entropiei pentru sistem a fost negativă; a devenit mai puțin dezordonat. La nivelul universului, entropia crește mereu.
Relația cu temperatura
Entalpia și entropia sunt influențate de temperatură. Dacă adăugați căldură la sistem, veți crește atât entropia, cât și entalpia. Temperatura este, de asemenea, inclusă ca factor independent în calcularea energiei libere Gibbs. Calculați modificarea energiei libere Gibbs înmulțind temperatura cu modificarea entropiei și scăzând produsul din schimbarea entalpiei pentru sistem. Din aceasta, puteți vedea că temperatura poate schimba dramatic energia liberă Gibbs.
Relevanța în reacțiile chimice
Capacitatea de a calcula energia liberă Gibbs este importantă, deoarece o puteți folosi pentru a determina cât de probabilă este să apară o reacție. Entalpia negativă și entropia pozitivă favorizează o reacție în viitor. Entalpia pozitivă și entropia negativă nu favorizează o reacție în viitor; aceste reacții vor merge în direcția inversă, indiferent de temperatură. Când un factor favorizează reacția și celălalt nu, temperatura determină în ce direcție va merge reacția. Dacă schimbarea energiei libere Gibbs este negativă, reacția va continua; dacă este pozitiv, va merge invers. Când este zero, reacția este la echilibru.