¿Que é a enerxía de Gibbs?

A natureza espontánea dos procesos en sistemas abertos e pechados descríbese a través dun criterio especial chamado Enerxía Gibbs. É unha función do estado. D.W. Gibbs, traballando con sistemas termodinámicos, logrou deducirlo a través da entropía ea entalpía. A enerxía de Gibbs, en particular, permite predecir a dirección do fluxo de procesos biolóxicos espontáneos e evaluar a súa eficiencia teóricamente viable.

Se aplicamos as conclusións de Gibbs á segunda lei termodinámica, a formulación será a seguinte: para a presión constante (const) e a temperatura sen influencia externa, o sistema pode soportar o fluxo espontáneo de só tales procesos, cuxa consecuencia é a diminución do nivel de enerxía de Gibbs ao valor que ocorre cando chega a un estado estable Mínimo. O equilibrio de calquera sistema termodinámico significa a invarianza desta enerxía (mínimo). Polo tanto, a enerxía de Gibbs é un potencial (entalpía libre) en sistemas isobárico-isotérmicos. Explícanos por que se especifica o mínimo. O feito é que este é un dos postulados máis importantes de equilibrio na termodinámica: este estado coa invariancia de temperatura e presión significa que para o próximo cambio é necesario aumentar o nivel de enerxía, e isto só é posible se cambien algúns factores externos.

A designación de letra é G. Numericamente igual á diferenza entre a entalpía coñecida eo valor do produto da temperatura sobre a entropía. É dicir, a enerxía de Gibbs pódese expresar a través da seguinte fórmula:

G = H - (S * t),

Onde S é a entropía do sistema; T é a temperatura termodinámica; H - entalpía. A entropía do sistema nesta fórmula está incluída para ter en conta o feito de que unha alta temperatura provoca unha diminución do estado ordenado do sistema (desorde) e un baixo - pola contra.

Xa que tanto a enerxía Gibbs como a entalpía son unha das funcións do sistema en termodinámica, é posible caracterizar as transformacións químicas que se producen cambiando G ou H. Se se dá a ecuación de reacción eo cambio na enerxía de Gibbs, entón refírese á clase de termoquímica.

Respecto a esta enerxía, a regra de Hess pode formularse: se a presión ea temperatura non se modifican, a creación de novas sustancias desde a inicial (reactivos básicos) conduce ao feito de que a enerxía do sistema cambia, mentres que o tipo de reaccións que se producen ea súa cantidade non inflúen no resultado.

Dado que a enerxía descrita no artigo é unha cantidade variable, introducíase o concepto de "enerxía Gibbs estándar" para realizar os cálculos. Este valor está presente en calquera libro de referencia químico, numéricamente igual a 298 kJ / mol (observe que a dimensión é exactamente o mesmo que para calquera outra enerxía molar). Este valor permítelle calcular o cambio para case calquera proceso químico.

Se durante o curso da reacción química ao sistema hai un efecto externo (o traballo está feito), entón o valor da enerxía de Gibbs aumenta. Estas reaccións refírense a que son endergônicas. En consecuencia, se o sistema funciona, gastando enerxía, entón trátase de manifestacións ex ergonómicas.

O concepto de enerxía de Gibbs atopou unha ampla aplicación na química moderna. Por exemplo, a síntese de polímeros está baseada nas reaccións de adición. Cando se levan a cabo, varias partículas combinan nun só, mentres que o valor da entropía diminúe. Con base na fórmula de Gibbs, pódese argumentar que unha acción externa (por exemplo, unha temperatura alta) pode reverter a reacción de adición exotérmica, que se confirma na práctica.