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 special, face posibilă prezicerea direcției fluxului proceselor biologice spontane și evaluarea eficienței lor teoretic realizabile.

Dacă vom aplica concluziile Gibbs la cea de-a doua lege termodinamică, formularea va fi următoarea: pentru presiunea constantă și temperatura fără influență externă, sistemul poate susține fluxul spontan al unor astfel de procese, consecința căreia este scăderea nivelului energiei Gibbs la valoarea care apare atunci când ajunge la starea de echilibru minimă. 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 este că acesta este unul dintre cele mai importante postulate ale echilibrului în termodinamică: această stare cu invarianța temperaturii și presiunii înseamnă că pentru următoarea schimbare este necesară creșterea nivelului de energie și acest lucru este posibil numai dacă se schimbă unii factori externi.

Denumirea literei este G. Numeric egală cu diferența dintre entalpia cunoscută și valoarea produsului de temperatură pe entropie. Aceasta înseamnă că energia Gibbs poate fi exprimată prin formula următoare:

G = H- (S * t),

Unde S este entropia sistemului; T este temperatura termodinamică; H - entalpie. Entropia sistemului în această formulă este inclusă pentru a ține seama de faptul că o temperatură ridicată duce la o scădere a stării ordonate a sistemului (tulburare), și una scăzută - dimpotrivă.

Deoarece atât energia Gibbs cât și entalpia sunt una dintre funcțiile sistemului în termodinamică, este posibil să se caracterizeze transformările chimice care au loc prin schimbarea lui G sau H. Dacă ecuația de reacție și schimbarea energiei Gibbs sunt date, atunci se face trimitere la clasa termochemică.

În ceea ce privește această energie, regula Hess poate fi formulată: în cazul în care presiunea și temperatura sunt neschimbate, atunci crearea de noi substanțe din reactivii inițiale (reactivi de bază) duce la schimbarea energiei în sistem, în timp ce tipul de reacție care apare și numărul lor nu influențează rezultatul.

Deoarece energia descrisă în articol este o cantitate variabilă, conceptul de "energie standard Gibbs" a fost introdus pentru a efectua calculele. Această valoare este prezentă în orice carte de referință chimică, numeric egală cu 298 kJ / mol (notați 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 reacției chimice la sistem există un efect extern (se face un lucru), atunci valoarea energiei Gibbs crește. Astfel de reacții sunt denumite endergonice. În consecință, dacă sistemul însuși funcționează, consumând energie, atunci este vorba de manifestări ergonomice.

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 astfel de reacție de adiție exotermă, care este confirmată în practică.