Vad är Gibbs Free Energy i kemi?

I början av kemi använde kemister termen "affinitet" för att beskriva den kraft som är ansvarig för kemiska reaktioner. I modern tid kallas affinitet Gibbs fri energi.

Definition

Gibbs fri energi är ett mått på potentialen för reversibelt eller maximalt arbete som kan utföras av ett system vid konstant temperatur och tryck. Det är en termodynamisk egenskap som definierades 1876 av Josiah Willard Gibbs för att förutsäga om en process kommer att ske spontant vid konstant temperatur och tryck. Gibbs fri energi G är definierad som

G = H - TS

var H, T, och S är entalpin, temperaturen och entropin. De SI enhet för Gibbs energi är kilojoule.

Förändringar i Gibbs fria energi G motsvarar förändringar i fri energi för processer vid konstant temperatur och tryck. Förändringen i Gibbs fria energiförändring är det maximala icke-expansionsarbetet som kan erhållas under dessa förhållanden i ett slutet system; AG är negativt för spontana processer, positivt för icke-spontana processer och noll för processer i jämvikt.

Gibbs fri energiär också känd som(G), Gibbs fri energi, Gibbs energi eller Gibbs funktion. Ibland används termen "fri entalpi" för att skilja den från Helmholtz fri energi.

Den terminologi som rekommenderas av International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) är Gibbs energi eller Gibbs-funktion.

Positiv och negativ fri energi

Tecknet på ett Gibbs-energivärde kan användas för att bestämma om en kemisk reaktion fortsätter spontant eller inte. Om tecknet för AG är positiv, måste ytterligare energi matas in för att reaktionen ska ske. Om tecknet för AG är negativ, reaktionen är termodynamiskt gynnsam och kommer att ske spontant.

Men bara för att en reaktion inträffar spontant betyder det inte att den inträffar snabbt. Bildningen av rost (järnoxid) från järn är spontan, men förekommer för långsamt för att observera. Reaktionen:

C_(S)^diamant → C_(S)^grafit 

har också en negativ AG vid 25 ° C och 1 atmosfär verkar diamanter ändå inte spontant förändras till grafit.