พลังงานกิ๊บส์ฟรีคืออะไร?

เนื้อหา

• เอนทัล
• เอนโทรปี
• ความสัมพันธ์กับอุณหภูมิ
• ความเกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเคมี

เป็นไปได้มากที่สุดปฏิกิริยาทางเคมีครั้งแรกที่คุณศึกษาในโรงเรียนย้ายไปในทิศทางเดียว ตัวอย่างน้ำส้มสายชูเทลงในเบกกิ้งโซดาเพื่อทำ "ภูเขาไฟ" ในความเป็นจริงปฏิกิริยาส่วนใหญ่ควรจะแสดงด้วยลูกศรที่ชี้ไปในแต่ละทิศทางซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาสามารถไปได้ทั้งสองทาง ตรวจสอบพลังงานอิสระของกิ๊บส์ของระบบเสนอวิธีการตรวจสอบว่าลูกศรหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอีกลูกหนึ่งหรือไม่ เช่นปฏิกิริยามักจะไปในทิศทางเดียวหรือว่าทั้งสองมีขนาดใกล้เคียงกันหรือไม่? ในกรณีหลังปฏิกิริยาก็น่าจะเป็นไปในทางเดียวกัน ปัจจัยสำคัญสามประการในการคำนวณพลังงานที่ปลอดจากกิ๊บส์ ได้แก่ เอนทาลปี, เอนโทรปีและอุณหภูมิ

เอนทัล

Enthalpy เป็นการวัดปริมาณพลังงานที่บรรจุอยู่ในระบบ ส่วนประกอบหลักของเอนทาลปีคือพลังงานภายในหรือพลังงานจากการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุล เอนทัลปีไม่ใช่พลังงานศักย์ของพันธะโมเลกุลหรือพลังงานจลน์ของระบบเคลื่อนที่ โมเลกุลในการเคลื่อนที่ที่เป็นของแข็งน้อยกว่าของก๊าซดังนั้นของแข็งจึงมีเอนทัลปีน้อย ปัจจัยอื่น ๆ ในการคำนวณเอนทาลปีคือความดันและปริมาตรของระบบซึ่งสำคัญที่สุดในระบบแก๊ส Enthalphy จะเปลี่ยนไปเมื่อคุณทำงานกับระบบหรือถ้าคุณเพิ่มหรือลบความร้อนและ / หรือสสาร

เอนโทรปี

คุณสามารถนึกถึงเอนโทรปีในการวัดพลังงานความร้อนของระบบหรือเป็นการวัดความผิดปกติของระบบ หากต้องการดูว่าทั้งสองเกี่ยวข้องกันอย่างไรให้คิดถึงน้ำสักแก้วที่ค้าง เมื่อคุณนำพลังงานความร้อนออกจากน้ำโมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างอิสระและสุ่มจะถูกขังอยู่ในผลึกน้ำแข็งที่แข็งและเป็นระเบียบ ในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีสำหรับระบบนั้นเป็นลบ มันก็ยุ่งเหยิงน้อยลง ในระดับของจักรวาลเอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นเสมอ

ความสัมพันธ์กับอุณหภูมิ

เอนทาลปีและเอนโทรปีได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิ หากคุณเพิ่มความร้อนให้กับระบบคุณจะเพิ่มทั้งเอนโทรปีและเอนทาลปี อุณหภูมิยังรวมเป็นปัจจัยอิสระในการคำนวณพลังงานปลอดกิ๊บส์ คุณคำนวณการเปลี่ยนแปลงในพลังงานอิสระของกิ๊บส์โดยการคูณอุณหภูมิโดยการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีและลบผลิตภัณฑ์ออกจากการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของระบบ จากนี้คุณจะเห็นได้ว่าอุณหภูมิสามารถเปลี่ยนพลังงานกิ๊บส์ได้อย่างรวดเร็ว

ความเกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเคมี

ความสามารถในการคำนวณพลังงานอิสระของกิ๊บส์นั้นมีความสำคัญเนื่องจากคุณสามารถใช้เพื่อกำหนดว่าจะเกิดปฏิกิริยาอย่างไร เอนทาลปีเชิงลบและเอนโทรปีเชิงบวกสนับสนุนปฏิกิริยาต่อไป เอนทาลปีที่เป็นบวกและเอนโทรปีเชิงลบไม่ชอบปฏิกิริยาต่อไป ปฏิกิริยาเหล่านี้จะไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิ เมื่อปัจจัยหนึ่งสนับสนุนปฏิกิริยาและอื่น ๆ ไม่ได้อุณหภูมิจะกำหนดทิศทางของปฏิกิริยาที่จะไป หากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอิสระกิ๊บส์เป็นลบปฏิกิริยาจะไปข้างหน้า ถ้ามันเป็นบวกมันจะกลับกัน เมื่อมันเป็นศูนย์ปฏิกิริยาจะอยู่ที่สมดุล