¿Qué es la energía libre de Gibbs en química?

En los primeros días de la química, los químicos usaban el término "afinidad" para describir la fuerza responsable de las reacciones químicas. En la era moderna, la afinidad se llama energía libre de Gibbs.

Definición

La energía libre de Gibbs es una medida del potencial de trabajo reversible o máximo que puede realizar un sistema a temperatura y presión constantes. Es una propiedad termodinámica que fue definida en 1876 por Josiah Willard Gibbs para predecir si un proceso ocurrirá espontáneamente a temperatura y presión constantes. Energía libre de Gibbs sol Se define como

G = H - TS

dónde H, T, y S son la entalpía, la temperatura y la entropía. los SI unidad de energía de Gibbs es el kilojulio.

Cambios en la energía libre de Gibbs sol corresponden a cambios en la energía libre para procesos a temperatura y presión constantes. El cambio en el cambio de energía libre de Gibbs es el trabajo máximo sin expansión que se puede obtener en estas condiciones en un sistema cerrado; ΔG es negativo para procesos espontáneos, positivo para procesos no espontáneos y cero para procesos en equilibrio.

Energía libre de Gibbstambién se conoce como(G), la energía libre de Gibbs, la energía de Gibbs o la función de Gibbs. A veces, el término "entalpía libre" se usa para distinguirlo de la energía libre de Helmholtz.

La terminología recomendada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) es la energía de Gibbs o la función de Gibbs.

Energía libre positiva y negativa

El signo de un valor de energía de Gibbs puede usarse para determinar si una reacción química se produce espontáneamente o no. Si el signo de ΔG es positivo, se debe ingresar energía adicional para que ocurra la reacción. Si el signo de ΔG es negativa, la reacción es termodinámicamente favorable y ocurrirá espontáneamente.

Sin embargo, solo porque una reacción ocurra espontáneamente no significa que ocurra rápidamente. La formación de óxido (óxido de hierro) a partir del hierro es espontánea, pero ocurre muy lentamente para observar. La reacción:

C_(s)^diamante → C_(s)^grafito 

también tiene un negativo ΔG a 25 ° C y 1 atmósfera, sin embargo, los diamantes no parecen cambiar espontáneamente a grafito.