Provavelmente, as primeiras reações químicas que você estudou na escola mudaram em uma direção; por exemplo, o vinagre é despejado em bicarbonato de sódio para fazer um "vulcão". Na realidade, a maioria das reações deve ser ilustrada com uma seta apontando em cada direção, o que significa que a reação pode ocorrer nos dois sentidos. A determinação da energia livre de Gibbs de um sistema oferece uma maneira de determinar se uma flecha é muito maior que a outra; isto é, a reação quase sempre vai em uma direção, ou ambas estão próximas do mesmo tamanho? Neste último caso, a reação é tão provável de ir de um lado como o outro. Os três fatores críticos no cálculo da energia livre de Gibbs são entalpia, entropia e temperatura.

Entalpia

A entalpia é uma medida da quantidade de energia contida em um sistema. Um componente primário da entalpia é a energia interna, ou a energia do movimento aleatório das moléculas. A entalpia não é nem a energia potencial das ligações moleculares nem a energia cinética de um sistema em movimento. As moléculas em um sólido se movem muito menos que as de um gás, então o sólido tem menos entalpia. Os outros fatores no cálculo da entalpia são a pressão e o volume do sistema, que são mais importantes em um sistema de gás. A entalphia é alterada quando você trabalha em um sistema, ou se você adiciona ou subtrai calor e /ou matéria.

Entropia

Você pode pensar na entropia como uma medida da energia térmica de um sistema. sistema ou como uma medida da desordem do sistema. Para ver como os dois estão relacionados, pense em um copo de água que congela. Quando você retira a energia do calor da água, as moléculas que se moviam livremente e aleatoriamente ficam trancadas em um cristal de gelo sólido e muito ordenado. Nesse caso, a mudança na entropia do sistema foi negativa; tornou-se menos desordenado. No nível do universo, a entropia está sempre aumentando.

Relação com a temperatura

A entalpia e a entropia são influenciadas pela temperatura. Se você adicionar calor ao sistema, aumentará a entropia e a entalpia. A temperatura também é incluída como um fator independente no cálculo da energia livre de Gibbs. Você calcula a mudança na energia livre de Gibbs multiplicando a temperatura pela mudança na entropia e subtraindo o produto da mudança na entalpia para o sistema. A partir disso, você pode ver que a temperatura pode mudar drasticamente a energia livre de Gibbs.

Relevância em Reações Químicas

Ser capaz de calcular a energia livre de Gibbs é importante porque você pode usá-la para determinar como É provável que uma reação ocorra. A entalpia negativa e a entropia positiva favorecem uma reação no futuro. A entalpia positiva e a entropia negativa não favorecem uma reação no futuro; estas reações irão no sentido inverso, independentemente da temperatura. Quando um fator favorece a reação e o outro não, a temperatura determina em qual direção a reação irá. Se a mudança na energia livre de Gibbs for negativa, a reação irá adiante; se for positivo, vai ao contrário. Quando é zero, a reação está em equilíbrio.