ما هي طاقة جيبس ​​الحرة؟

المحتوى

• الطاقة الداخلية الكامنة
• غير قادر علي
• العلاقة مع درجة الحرارة
• الصلة في التفاعلات الكيميائية

على الأرجح ، انتقلت التفاعلات الكيميائية الأولى التي درستها في المدرسة في اتجاه واحد ؛ على سبيل المثال ، سكب الخل في صودا الخبز لصنع "بركان". في الواقع ، يجب توضيح معظم ردود الفعل بسهم يشير في كل اتجاه ، مما يعني أن رد الفعل يمكن أن يسير في الاتجاهين. إن التأكد من الطاقة المجانية لنظام Gibbs يوفر طريقة لتحديد ما إذا كان سهم واحد أكبر بكثير من الآخر ؛ على سبيل المثال ، هل يذهب رد الفعل دائمًا في اتجاه واحد ، أم أنهما قريبان من نفس الحجم؟ في الحالة الأخيرة ، فإن رد الفعل من المرجح أن يذهب في اتجاه واحد مثل الآخر. العوامل الثلاثة الحاسمة في حساب الطاقة الخالية من جيبس ​​هي المحتوى الحراري ، الانتروبيا ، ودرجة الحرارة.

الطاقة الداخلية الكامنة

Enthalpy هو مقياس لمقدار الطاقة الموجود في النظام. العنصر الأساسي في المحتوى الحراري هو الطاقة الداخلية ، أو الطاقة الناتجة عن الحركة العشوائية للجزيئات. Enthalpy ليست الطاقة المحتملة للروابط الجزيئية ولا الطاقة الحركية لنظام متحرك. تتحرك الجزيئات الموجودة في مادة صلبة أقل بكثير من تلك الموجودة في الغاز ، وبالتالي يكون للصلبة محتوى أقل. العوامل الأخرى في حساب المحتوى الحراري هي ضغط وحجم النظام ، والتي هي الأكثر أهمية في نظام الغاز. يتم تغيير Enthalphy عند العمل على نظام ، أو إذا قمت بإضافة أو طرح الحرارة و / أو المادة.

غير قادر علي

يمكنك التفكير في الانتروبيا كمقياس للطاقة الحرارية لنظام ما أو كمقياس لاضطراب النظام. لنرى كيف يرتبط الاثنان ، فكر في كوب من الماء يتجمد. عندما تقوم بسحب الطاقة الحرارية من الماء ، فإن الجزيئات التي كانت تتحرك بحرية وبشكل عشوائي تصبح مغلقة في بلورة جليدية صلبة ومنظمة للغاية. في هذه الحالة ، كان التغيير في الانتروبيا للنظام سالبًا. أصبح أقل اضطرابا. على مستوى الكون ، الكون يزداد دائمًا.

العلاقة مع درجة الحرارة

تتأثر Enthalpy والنتروب بدرجة الحرارة. إذا أضفت حرارة إلى النظام ، فسوف تزيد من كل من الانتروبيا والانتالبي. يتم تضمين درجة الحرارة أيضًا كعامل مستقل في حساب الطاقة المجانية لـ Gibbs. يمكنك حساب التغير في طاقة Gibbs المجانية عن طريق ضرب درجة الحرارة بالتغير في الانتروبيا ، وطرح المنتج من التغير في المحتوى الحراري للنظام. من هذا ، يمكنك أن ترى أن درجة الحرارة يمكن أن تغير بشكل كبير طاقة جيبس ​​المجانية.

الصلة في التفاعلات الكيميائية

تعد القدرة على حساب الطاقة الخالية من Gibbs أمرًا مهمًا لأنه يمكنك استخدامها لتحديد مدى احتمال حدوث رد فعل. إن المحتوى الحراري السلبي والإنتروبي الإيجابي يفضيان إلى رد فعل مستمر. لا يحبذ المحتوى الحراري الإيجابي والإنتروبيا السلبية رد الفعل. سوف تذهب ردود الفعل هذه في الاتجاه المعاكس ، بغض النظر عن درجة الحرارة. عندما يفضل أحد العوامل التفاعل بينما لا يفضل الآخر ، تحدد درجة الحرارة الاتجاه الذي سيذهب إليه التفاعل. إذا كان التغير في طاقة جيبس ​​الحرة سالبًا ، فسوف يتفاعل التفاعل ؛ إذا كانت إيجابية ، فسوف تسير في الاتجاه المعاكس. عندما يكون الصفر ، يكون رد الفعل في حالة توازن.