Ce este energia lui Gibbs?

Natura spontană a proceselor în sisteme deschise și închise este descrisă printr-un criteriu special numit energia Gibbs. Este o funcție a statului. DU Gibbs, care lucra cu sisteme termodinamice, a reușit să o deducă prin entropie și entalpie. Energia Gibbs, în particular, face posibilă prezicerea direcției fluxului de procese biologice spontane și evaluarea eficienței lor teoretic realizabile.

Dacă aplicăm concluziile Gibbs la al doilea legea termodinamică, formularea este după cum urmează: (const) presiunea constantă și temperatură fără sistem de feedback extern poate sprijini un flux spontan de astfel de procese, a căror consecință este de a reduce nivelul de energie Gibbs la o valoare care are loc atunci când ajunge la valoarea minimă constantă. Echilibrul oricărui sistem termodinamic înseamnă invarianța acestei energii (minim). Prin urmare, energia Gibbs este un potențial (entalpie liberă) în sistemele isobaric-izoterme. Să explicăm de ce este specificat minimul. Faptul că aceasta este una dintre cele mai importante principii ale termodinamicii de echilibru: stare dată la o inflexibilitate temperatură și presiune înseamnă că, pentru următoarea schimbare este necesară pentru a crește nivelul de energie, iar acest lucru este posibil numai atunci când modificați orice factori externi.

Desemnarea Litera - G. numeric egală cu diferența dintre entalpia cunoscută și valoarea temperaturii produsului pe entropiei. Aceasta înseamnă că energia Gibbs poate fi exprimată prin formula următoare:

G = H- (S * t),

unde S este entropia sistemului, t este temperatura termodinamică și H este entalpia. Entropia sistemului în formula de mai sus este inclusă pentru a se ține seama de faptul că, la temperatură ridicată reduce starea ordonată de sistem (tulburare) și joasă - dimpotrivă.

Deoarece atât energia Gibbs cât și entalpia sunt una din funcțiile sistemului în termodinamică, este posibil să se caracterizeze transformările chimice care au loc prin schimbarea lui G sau H. Dacă este dat reacție și schimbarea energiei Gibbs, este clasificată drept termochimică.

În ceea ce privește această energie poate fi formulată regula Hess dacă presiunea și temperatura constantă, crearea de substanțe noi cu (reactiv bazic) inițial duce la faptul că energia din sistem este schimbat, reacțiile care apar aspectul și numărul acestora asupra rezultatului nici un efect.

Deoarece energia discutată în articol este o cantitate variabilă, conceptul de "energie standard Gibbs" a fost introdus pentru a efectua calculele. Această valoare este prezentă în orice carnet de referință chimic, numeric egal cu 298 kJ / mol (observați că dimensiunea este exact aceeași ca și pentru orice altă energie molară). Această valoare vă permite să calculați modificarea pentru aproape orice proces chimic.

Dacă în timpul fluxului reacție chimică pe sistem este un efect extern (se lucrează), atunci valoarea energiei Gibbs crește. Astfel de reacții sunt denumite endergonice. În consecință, dacă sistemul însuși funcționează, extinzând energia, atunci vorbim despre manifestări exergice.

Conceptul de energie Gibbs a găsit o aplicare largă în chimia modernă. De exemplu, sinteza polimerilor se bazează pe reacțiile de adiție. Când sunt efectuate, mai multe particule sunt combinate într-una, în timp ce valoarea entropiei scade. Pe baza formulei Gibbs, se poate argumenta că o acțiune externă (de exemplu, o temperatură ridicată) poate inversa o reacție exotermă de adăugare, lucru confirmat în practică.