Büyük olasılıkla, okulda okuduğunuz ilk kimyasal reaksiyonlar bir yönde hareket etti; örneğin, sirke bir "volkan" yapmak için kabartma tozu içine döküldü. Gerçekte, reaksiyonların çoğu her yöne işaret eden bir okla gösterilmelidir, yani reaksiyon her iki yöne de gidebilir. Bir sistemin Gibbs serbest enerjisinin belirlenmesi, bir okun diğerinden çok daha büyük olup olmadığını belirlemenin bir yolunu sunar; yani, reaksiyon hemen hemen her zaman bir yönde mi ilerliyor yoksa ikisi de aynı boyuta yakın mı? İkinci durumda, reaksiyon bir şekilde diğeri kadar olasıdır. Gibbs serbest enerjisinin hesaplanmasında üç kritik faktör entalpi, entropi ve sıcaklıktır.
entalpi
Entalpi, bir sistemde ne kadar enerji bulunduğunun bir ölçüsüdür. Entalpinin birincil bileşeni, iç enerji veya moleküllerin rastgele hareketinden kaynaklanan enerjidir. Entalpi, ne moleküler bağların potansiyel enerjisi ne de hareketli bir sistemin kinetik enerjisidir. Bir katıdaki moleküller bir gazınkinden çok daha az hareket eder, bu nedenle katının daha az entalpisi vardır. Entalpi hesaplanmasındaki diğer faktörler, bir gaz sisteminde en önemli olan sistemin basıncı ve hacmidir. Entalfi, bir sistem üzerinde çalıştığınızda veya ısı ve/veya madde eklediğinizde veya çıkardığınızda değişir.
Entropi
Entropiyi bir sistemin termal enerjisinin bir ölçüsü veya sistemin düzensizliğinin bir ölçüsü olarak düşünebilirsiniz. İkisinin nasıl ilişkili olduğunu görmek için donan bir bardak su düşünün. Sudan ısı enerjisini aldığınızda, serbestçe ve rastgele hareket eden moleküller katı ve çok düzenli bir buz kristalinde kilitlenir. Bu durumda, sistem için entropi değişimi negatifti; daha az düzensiz hale geldi. Evren düzeyinde, entropi her zaman artmaktadır.
Sıcaklıkla İlişkisi
Entalpi ve entropi sıcaklıktan etkilenir. Sisteme ısı eklerseniz hem entropi hem de entalpi artar. Gibbs serbest enerjisinin hesaplanmasında sıcaklık da bağımsız bir faktör olarak dahil edilir. Gibbs serbest enerjisindeki değişimi, sıcaklığı entropideki değişimle çarparak ve sistem için entalpi değişiminden ürünü çıkararak hesaplarsınız. Buradan, sıcaklığın Gibbs serbest enerjisini önemli ölçüde değiştirebileceğini görebilirsiniz.
Kimyasal Reaksiyonlarda Uygunluk
Gibbs serbest enerjisini hesaplayabilmek önemlidir, çünkü bunu bir reaksiyonun meydana gelme olasılığını belirlemek için kullanabilirsiniz. Negatif entalpi ve pozitif entropi, ilerleyen bir reaksiyonu destekler. Pozitif entalpi ve negatif entropi, ilerleyen bir reaksiyonu desteklemez; bu reaksiyonlar sıcaklıktan bağımsız olarak ters yönde ilerleyecektir. Bir faktör reaksiyonu desteklerken diğeri desteklemediğinde, sıcaklık reaksiyonun hangi yöne gideceğini belirler. Gibbs serbest enerjisindeki değişim negatif ise reaksiyon ilerleyecektir; pozitif ise, tersine gider. Sıfır olduğunda, reaksiyon dengededir.