NộI Dung
Nhiều khả năng, các phản ứng hóa học đầu tiên bạn học ở trường di chuyển theo một hướng; ví dụ, giấm đổ vào baking soda để tạo ra một "núi lửa". Trong thực tế, hầu hết các phản ứng nên được minh họa bằng một mũi tên chỉ theo mỗi hướng, có nghĩa là phản ứng có thể đi cả hai chiều. Việc chứng minh năng lượng tự do Gibbs của một hệ thống cung cấp một cách để xác định xem một mũi tên có lớn hơn nhiều so với mũi tên kia hay không; tức là, phản ứng hầu như luôn đi theo một hướng, hay cả hai đều gần với cùng kích thước? Trong trường hợp sau, phản ứng cũng có khả năng đi theo một chiều như cách khác. Ba yếu tố quan trọng trong việc tính toán năng lượng tự do Gibbs là entanpy, entropy và nhiệt độ.
Entanpi
Enthalpy là thước đo lượng năng lượng được chứa trong một hệ thống. Một thành phần chính của enthalpy là năng lượng bên trong, hoặc năng lượng từ sự chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử. Enthalpy không phải là năng lượng tiềm năng của các liên kết phân tử cũng không phải là động năng của một hệ chuyển động. Các phân tử trong chất rắn di chuyển ít hơn nhiều so với chất khí, do đó chất rắn có ít entanpy hơn. Các yếu tố khác trong việc tính toán entanpy là áp suất và thể tích của hệ thống, điều quan trọng nhất trong hệ thống khí. Entanpi được thay đổi khi bạn làm việc trên một hệ thống, hoặc nếu bạn thêm hoặc bớt nhiệt và / hoặc vật chất.
Sự hỗn loạn
Bạn có thể nghĩ entropy là thước đo năng lượng nhiệt của hệ thống hoặc là thước đo sự rối loạn của hệ thống. Để xem hai người có liên quan như thế nào, hãy nghĩ về một ly nước đóng băng. Khi bạn lấy năng lượng nhiệt ra khỏi nước, các phân tử đang di chuyển tự do và ngẫu nhiên bị khóa trong một tinh thể băng rắn và rất có trật tự. Trong trường hợp này, sự thay đổi entropy cho hệ thống là tiêu cực; nó trở nên ít rối loạn hơn. Ở cấp độ của vũ trụ, entropy luôn tăng.
Mối quan hệ với nhiệt độ
Enthalpy và entropy bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nếu bạn thêm nhiệt vào hệ thống, bạn sẽ tăng cả entropy và entanpy. Nhiệt độ cũng được đưa vào như một yếu tố độc lập trong việc tính toán năng lượng tự do Gibbs. Bạn tính toán sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs bằng cách nhân nhiệt độ với thay đổi entropy và trừ sản phẩm khỏi sự thay đổi entanpy cho hệ thống. Từ điều này, bạn có thể thấy rằng nhiệt độ có thể thay đổi đáng kể năng lượng tự do Gibbs.
Sự liên quan trong phản ứng hóa học
Khả năng tính toán năng lượng tự do Gibbs rất quan trọng vì bạn có thể sử dụng nó để xác định khả năng xảy ra phản ứng. Entanpi tiêu cực và entropy tích cực ủng hộ một phản ứng đi về phía trước. Entanpi dương và entropy âm không ủng hộ phản ứng trong tương lai; những phản ứng này sẽ đi theo hướng ngược lại, bất kể nhiệt độ. Khi một yếu tố ủng hộ phản ứng còn yếu tố kia thì không, nhiệt độ sẽ xác định hướng phản ứng sẽ đi theo hướng nào. Nếu sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs là âm, phản ứng sẽ tiếp tục; nếu nó là tích cực, nó sẽ đi ngược lại. Khi nó bằng 0, phản ứng ở trạng thái cân bằng.