Ποιες πληροφορίες δίνουν η ελεύθερη ενέργεια σχετικά με την αντίδραση;

Ελεύθερη ενέργεια, συγκεκριμένα η Gibbs Free Energy (ΔG) , παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τον αυθορμητισμό και τη σκοπιμότητα μιας χημικής αντίδρασης. Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Αυθορμητισμός:

* ΔG <0 (αρνητική): Η αντίδραση είναι αυθόρμητη υπό τις δεδομένες συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση θα προχωρήσει προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός χωρίς εξωτερική είσοδο ενέργειας.

* ΔG> 0 (θετική): Η αντίδραση είναι μη-νησί υπό τις δεδομένες συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση δεν θα προχωρήσει προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός, εκτός εάν παρέχεται εξωτερική ενέργεια.

* ΔG =0 (μηδέν): Η αντίδραση είναι σε ισορροπία . Αυτό σημαίνει ότι τα ποσοστά των εμπρόσθιων και αντίστροφων αντιδράσεων είναι ίσοι και δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στη συγκέντρωση των αντιδραστηρίων και των προϊόντων.

2. Μέγιστη εργασία:

* ΔG αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ποσότητα χρήσιμης εργασίας που μπορεί να ληφθεί από μια αντίδραση υπό σταθερή θερμοκρασία και πίεση. Αυτή η εργασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση άλλων διαδικασιών.

3. Σταθερά ισορροπίας:

* ΔG σχετίζεται με τη σταθερά ισορροπίας (k) μιας αντίδρασης μέσω της εξίσωσης: ΔG ° =-rtlnk όπου:

* ΔG ° είναι η τυπική αλλαγή ελεύθερης ενέργειας

* r είναι η ιδανική σταθερά αερίου

* t είναι η θερμοκρασία στο Kelvin

* k είναι η σταθερά ισορροπίας.

Αυτή η σχέση μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τη σταθερά ισορροπίας από την ελεύθερη αλλαγή ενέργειας και αντίστροφα.

4. Εξάρτηση θερμοκρασίας:

* ΔG επηρεάζεται επίσης από τη θερμοκρασία . Η εξίσωση ΔG =ΔH - TΔS Αναφέρεται ελεύθερη ενέργεια για:

* ΔH (αλλαγή ενθαλπίας):Η θερμότητα που απορροφάται ή απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

* ΔS (αλλαγή εντροπίας):Η αλλαγή στη διαταραχή ή την τυχαία κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει τον αυθορμητισμό μιας αντίδρασης Επειδή επηρεάζει τη σχετική συνεισφορά της ενθαλπίας και της εντροπίας.

Συνοπτικά, η ελεύθερη ενέργεια παρέχει κρίσιμες πληροφορίες σχετικά με την κατεύθυνση, τη σκοπιμότητα και τη μέγιστη εργασία που μπορεί να αποκτηθεί από μια χημική αντίδραση. Μας βοηθά επίσης να κατανοήσουμε την επιρροή της θερμοκρασίας και τη σχέση μεταξύ ελεύθερης ενέργειας και ισορροπίας.