Prvé chemické reakcie, ktoré ste študovali v škole, sa s najväčšou pravdepodobnosťou pohybovali jedným smerom; napríklad ocot nalievaný do sódy bikarbóny, aby vznikla „sopka“. V skutočnosti by väčšina reakcií mala byť ilustrovaná šípkou smerujúcou do každého smeru, čo znamená, že reakcia môže ísť oboma spôsobmi. Zistenie Gibbsovej voľnej energie systému ponúka spôsob, ako určiť, či je jedna šípka oveľa väčšia ako druhá; tj. ide reakcia takmer vždy jedným smerom, alebo sú obidve podobné veľkosti? V druhom prípade bude reakcia rovnako pravdepodobne prebiehať jedným smerom ako druhým. Tri kritické faktory pri výpočte Gibbsovej voľnej energie sú entalpia, entropia a teplota.
Entalpia
Entalpia je mierou množstva energie obsiahnutej v systéme. Primárnou zložkou entalpie je vnútorná energia alebo energia z náhodného pohybu molekúl. Entalpia nie je ani potenciálnou energiou molekulárnych väzieb, ani kinetickou energiou pohybujúceho sa systému. Molekuly v pevnej látke sa pohybujú oveľa menej ako molekuly plynu, takže pevná látka má menšiu entalpiu. Ďalšími faktormi pri výpočte entalpie sú tlak a objem systému, ktoré sú najdôležitejšie v plynovom systéme. Entalgia sa mení, keď pracujete na systéme, alebo ak pridávate alebo odčítavate teplo a / alebo hmotu.
Entropia
Entropiu si môžete predstaviť ako mieru tepelnej energie systému alebo ako mieru poruchy systému. Ak chcete zistiť, ako spolu súvisia, zamyslite sa nad pohárom vody, ktorý zamrzne. Keď odoberáte tepelnú energiu z vody, molekuly, ktoré sa pohybovali voľne a náhodne, sa uzamknú v pevnom a veľmi usporiadanom ľadovom kryštáli. V tomto prípade bola zmena entropie pre systém negatívna; stalo sa to menej neusporiadaným. Na úrovni vesmíru sa entropia stále zvyšuje.
Vzťah k teplote
Na entalpiu a entropiu má vplyv teplota. Ak do systému pridáte teplo, zvýšite entropiu aj entalpiu. Teplota je tiež zahrnutá ako nezávislý faktor pri výpočte Gibbsovej voľnej energie. Zmenu Gibbsovej voľnej energie vypočítate vynásobením teploty zmenou entropie a odčítaním produktu od zmeny entalpie pre systém. Z toho môžete vidieť, že teplota môže dramaticky zmeniť Gibbsovu voľnú energiu.
Relevantnosť v chemických reakciách
Schopnosť vypočítať Gibbsovu voľnú energiu je dôležitá, pretože ju môžete použiť na určenie pravdepodobnosti reakcie. Negatívna entalpia a pozitívna entropia uprednostňujú reakciu do budúcnosti. Pozitívna entalpia a negatívna entropia neprospievajú reakcii do budúcnosti; tieto reakcie pôjdu opačným smerom bez ohľadu na teplotu. Ak jeden faktor uprednostňuje reakciu a druhý nie, teplota určuje, ktorým smerom sa bude reakcia uberať. Ak je zmena Gibbsovej voľnej energie negatívna, reakcia pôjde dopredu; ak je pozitívny, pôjde opačne. Keď je nula, reakcia je v rovnováhe.
