מהי אנרגיה חופשית של ג'יבס בכימיה?

בימיה הראשונים של הכימיה, כימאים השתמשו במונח "זיקה" כדי לתאר את הכוח האחראי לתגובות כימיות. בעידן המודרני, קרבה נקראת אנרגיה חופשית של ג'יבס.

גיבס אנרגיה חינמית הוא מדד לפוטנציאל לעבודה הפיכה או מקסימאלית העשויה להיעשות על ידי מערכת בטמפרטורה ולחץ קבועים. זה תרמודינמי רכוש שהוגדר בשנת 1876 על ידי ג'וסיה וילארד גיבס כדי לחזות אם תהליך יתרחש באופן ספונטני בטמפרטורה ולחץ קבועים. אנרגיה חופשית של ג'יבס ז זה מוגדר כ

G = H - TS

איפה ח, ט, ו ס הם אנטלפיה, טמפרטורה ואנטרופיה. ה SI היחידה לאנרגיה של ג'יבס היא הקילו-ג'ולה.

שינויים באנרגיה החופשית של ג'יבס ז תואמים שינויים באנרגיה חופשית לתהליכים בטמפרטורה ולחץ קבועים. השינוי בשינוי האנרגיה החופשית של ג'יבס הוא העבודה המקסימלית ללא הרחבה שניתן להשיג בתנאים אלה במערכת סגורה; Δג הוא שלילי עבור תהליכים ספונטנייםחיובי עבור תהליכים לא-סתמיים, ואפס לתהליכים בשיווי משקל.

אנרגיה חופשית של ג'יבס מכונה גם (G), האנרגיה החופשית של גיבס, אנרגיה של ג'יבס או פונקצית גיבס. לפעמים משתמשים במונח "אנטלפיה חופשית" כדי להבדיל אותה מהאנרגיה החופשית של הלמהולץ.

המינוח המומלץ על ידי

ניתן להשתמש בסימן של ערך אנרגיה של ג'יבס כדי לקבוע אם תגובה כימית מתרחשת באופן ספונטני או לא. אם השלט עבור Δג חיובי, יש להכניס אנרגיה נוספת כדי שהתגובה תתרחש. אם השלט עבור Δג הוא שלילי, התגובה היא תרמודינמית חיובי ויתרחש באופן ספונטני.

עם זאת, רק בגלל שהתגובה מתרחשת באופן ספונטני, אין פירושה שהיא מתרחשת במהירות. היווצרות חלודה (תחמוצת ברזל) מברזל היא ספונטנית, ובכל זאת מתרחשת לאט מכדי לצפות. התגובה:

ג_(ים)^יהלום → ג_(ים)^גרפיט

יש גם שלילי Δג באטמוספרה של 25 מעלות צלזיוס ואחת, ובכל זאת נראה כי יהלומים לא משתנים באופן ספונטני לגרפיט.