Qu'est-ce que l'énergie libre de Gibbs en chimie?

Au début de la chimie, les chimistes utilisaient le terme «affinité» pour décrire la force responsable des réactions chimiques. Dans l'ère moderne, l'affinité est appelée énergie libre de Gibbs.

Définition

L'énergie libre de Gibbs est une mesure du potentiel de travail réversible ou maximal qui peut être effectué par un système à température et pression constantes. C'est une propriété thermodynamique qui a été définie en 1876 par Josiah Willard Gibbs pour prédire si un processus se produira spontanément à température et pression constantes. Énergie libre de Gibbs g est défini comme

G = H - TS

où H, T, et S sont l'enthalpie, la température et l'entropie. le SI l'unité pour l'énergie de Gibbs est le kilojoule.

Changements dans l'énergie libre de Gibbs g correspondent à des changements d'énergie libre pour des processus à température et pression constantes. Le changement dans le changement d'énergie libre de Gibbs est le travail maximal sans expansion pouvant être obtenu dans ces conditions dans un système fermé; ΔG est négatif pour les processus spontanés, positif pour les processus non spontanés et nul pour les processus à l'équilibre.

Énergie libre de Gibbsest également connu sous le nom de(G), l'énergie libre de Gibbs, l'énergie de Gibbs ou la fonction de Gibbs. Parfois, le terme «enthalpie libre» est utilisé pour le distinguer de l'énergie libre de Helmholtz.

La terminologie recommandée par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) est l'énergie de Gibbs ou la fonction de Gibbs.

Énergie libre positive et négative

Le signe d'une valeur énergétique de Gibbs peut être utilisé pour déterminer si une réaction chimique se produit ou non spontanément. Si le signe pour ΔG est positive, une énergie supplémentaire doit être entrée pour que la réaction se produise. Si le signe pour ΔG est négatif, la réaction est thermodynamiquement favorable et se produira spontanément.

Cependant, ce n'est pas parce qu'une réaction se produit spontanément qu'elle se produit rapidement. La formation de rouille (oxyde de fer) à partir du fer est spontanée, mais se produit trop lentement pour être observée. La réaction:

C_(s)^diamant → C_(s)^graphite 

a également un effet négatif ΔG à 25 C et 1 atmosphère, mais les diamants ne semblent pas se transformer spontanément en graphite.