Vsebina
Najverjetneje so se prve kemične reakcije, ki ste jih študirali v šoli, premaknili v eno smer; na primer, kis vlijemo v sodo bikarbono, da naredimo "vulkan". V resnici je treba večino reakcij ponazoriti s puščico, ki kaže v vsako smer, kar pomeni, da bi lahko reakcija potekala v obe smeri. Preverjanje Gibbsove brezplačne energije sistema ponuja način, kako ugotoviti, ali je ena puščica veliko večja od druge; se pravi, da gre skoraj vedno v eno smer ali sta oba blizu iste velikosti? V slednjem primeru je tako verjetno, da bo reakcija šla v eno smer kot druga. Trije kritični dejavniki pri izračunu Gibbsove energije so entalpija, entropija in temperatura.
Entalpija
Entalpija je merilo, koliko energije je vsebovano v sistemu. Primarna sestavina entalpije je notranja energija oziroma energija iz naključnega gibanja molekul. Entalpija ni niti potencialna energija molekulskih vezi niti kinetična energija gibajočega se sistema. Molekule v trdnem delu se gibljejo veliko manj kot pri plinu, zato ima trdno snov manj entalpije. Drugi dejavniki za izračun entalpije so tlak in prostornina sistema, ki sta v plinskem sistemu najpomembnejša. Entalfija se spremeni, ko delate v sistemu ali če dodate ali odštejete toploto in / ali snov.
Entropija
O entropiji si lahko mislite kot merilo toplotne energije sistema ali kot merilo motnje sistema. Če želite videti, kako sta oba povezana, pomislite na kozarec vode, ki zamrzne. Ko toploto odvzamete stran od vode, se molekule, ki so se prosto in naključno gibale, zaklenejo v trden in zelo urejen ledeni kristal. V tem primeru je bila sprememba entropije za sistem negativna; postalo je manj neurejeno. Na ravni vesolja se entropija vedno povečuje.
Odnos do temperature
Na temperaturo vplivata entalpija in entropija. Če v sistem dodate toploto, boste povečali entropijo in entalpijo. Temperatura je vključena tudi kot neodvisen dejavnik pri izračunu Gibbsove brezplačne energije. Spremembo Gibbsove brezplačne energije izračunate tako, da pomnožite temperaturo s spremembo entropije in odštejete izdelek od spremembe entalpije za sistem. Iz tega lahko vidite, da temperatura lahko drastično spremeni Gibbsovo brezplačno energijo.
Ustreznost v kemijskih reakcijah
Sposobnost izračunavanja Gibbsove brezplačne energije je pomembna, saj lahko z njo določite, kako verjetno je, da bo prišlo do reakcije. Negativna entalpija in pozitivna entropija favorizirata reakcijo naprej. Pozitivna entalpija in negativna entropija ne dajeta prednosti reakciji naprej; te reakcije bodo potekale v obratni smeri, ne glede na temperaturo. Kadar en dejavnik daje prednost reakciji, drugi pa ne, temperatura določa, v katero smer bo šla reakcija. Če je sprememba Gibbsove brezplačne energije negativna, bo reakcija šla naprej; če je pozitiven, bo šel v obratni smeri. Ko je nič, je reakcija ravnovesja.