Vad är Gibbs fria energi?

November 17

Vad är Gibbs fria energi?


Gibbs fria energi används i kemi för att beskriva huruvida en reaktion kommer att ske spontant. Vi kan lita på två saker för att beräkna Gibbs fria energi: ökning eller minskning av entropin associerad med en reaktion och mängden värme som krävs eller frigörs av reaktionen, även känd som förändringen i entalpi.

Entropi

Vad är Gibbs fria energi?


Entropi, definierad som ett mått på oordning i universum, måste öka för en reaktion att vara gynnsam. Ekvationen för Gibbs fria energi betecknar förändringen i entropi som "delta S," ibland skriven med en triangelformad grekiska bokstaven delta och ibland som bokstaven D. Enligt New Mexico State University, entropi ökar i någon reaktion som orsakar en fast att vända sig till en vätska eller en vätska till en gas. Det ökar också i någon reaktion där det totala antalet molekyler är större i slutet än i början. Detta gör delta S-värdet är positivt för sådana reaktioner.

Entalpi

Förändringen i entalpi, ges som Delta H, berättar om en reaktion har att absorbera värmeenergi eller frigöra värmeenergi till inträffa. University of California Davis beskriver entalpi som mängden energi som lagras i de produkter och reaktanter, och ger den totala ekvationen som (delta H produkter) - (delta H reaktanter), eller den totala energin lagras i produkterna minus den totala energin lagras i reaktanterna. Dessa värden för reaktanter och produkter kallas även entalpier av bildning.

Exoterm Vs. Endotermisk

Vad är Gibbs fria energi?


Om entalpin av produkterna är större än entalpi av reaktanterna, innebär detta att produkterna har mer energi, och därför måste vi lägga energi för att reaktionen ska ske. Därför är ett positivt tal för delta H betecknar en endoterm (värmeabsorberande) reaktion. På samma sätt, produkter med mindre energi än reaktanter innebära att energi rymningar under reaktionen, så ett negativt delta H värde beskriver en exotermisk (värmeavgivande) reaktion. Dr Mike Blaber Florida State University säger att endoterma reaktioner "fryser", medan exoterma reaktioner "känns varmt."

Beräkningar

Purdue University ger ekvationen för Gibbs fria energi "delta G = delta H - T delta S." Temperaturen i Kelvin visas i denna ekvation för att ta hänsyn till den mängd energi i omgivningen. Som en allmän regel, ett negativt delta-H-värde (exoterm) och ett positivt delta-S-värde (ökning i entropi) ger ett negativt delta G värde, vilket innebär att reaktionen kommer att fortskrida spontant. Ett positivt delta-H-värde (endoterm) och ett negativt delta-S-värde (minskning av entropin) ger en positiv delta G, vilket innebär att reaktionen inte fortskrider spontant.

Tips



Delta H och delta-S-värden som har samma tecken gör det omöjligt att omedelbart avgöra om reaktionen är spontan eller inte, så i dessa fall använda ekvationen för att beräkna Gibbs fria energi för reaktionen. Inte alla spontana reaktioner sker snabbt eller omedelbart, så blanda inte ihop termodynamik (Gibbs fria energi) med kinetik (hastighet.) Till exempel, att reaktionen av diamant nedbrytnings grafit, enligt University of Washington, sker spontant på grund av dess Gibbs fria energi - men sker för långsamt för att förekomma i någon människas livstid.


Relaterade artiklar