Η βασική διαφορά μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs και της τυπικής ελεύθερης ενέργειας είναι ότι η ελεύθερη ενέργεια Gibbs εξαρτάται από τις πειραματικές συνθήκες, ενώ η τυπική ελεύθερη ενέργεια περιγράφει την ελεύθερη ενέργεια Gibbs για τα αντιδρώντα και τα προϊόντα που βρίσκονται στην τυπική τους κατάσταση.
Οι όροι ελεύθερη ενέργεια Gibbs και τυπική ελεύθερη ενέργεια είναι κοινοί στη φυσική χημεία. Και οι δύο αυτοί όροι δίνουν μια σχεδόν παρόμοια ιδέα με μια μικρή διαφορά. Η μόνη διαφορά μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs και της τυπικής ελεύθερης ενέργειας είναι στις πειραματικές τους συνθήκες όπως η θερμοκρασία και η πίεση. Ας μιλήσουμε για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτούς τους όρους.
Τι είναι η ελεύθερη ενέργεια Gibbs;
Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι μια θερμοδυναμική ποσότητα ίση με την ενθαλπία (ενός συστήματος ή μιας διαδικασίας) μείον το γινόμενο της εντροπίας και της απόλυτης θερμοκρασίας. Το σύμβολο για αυτό είναι "G". συνδυάζει την ενθαλπία και την εντροπία ενός συστήματος σε μια ενιαία τιμή. Μπορούμε να υποδηλώσουμε μια αλλαγή σε αυτή την ενέργεια ως «ΔG». Αυτή η αλλαγή μπορεί να καθορίσει την κατεύθυνση μιας χημικής αντίδρασης σε σταθερή θερμοκρασία και σταθερή πίεση.
Επιπλέον, εάν η τιμή του ΔG είναι θετική, είναι μια μη αυθόρμητη αντίδραση ενώ ένα αρνητικό ΔG υποδηλώνει αυθόρμητη αντίδραση. Ο όρος ελεύθερη ενέργεια Gibbs αναπτύχθηκε από τον Josiah Willard Gibbs (1870). Η εξίσωση για αυτήν την ποσότητα είναι η εξής:
Εικόνα 01: Εξίσωση για την ελεύθερη ενέργεια Gibbs, όπου G είναι ελεύθερη ενέργεια Gibbs, H είναι ενθαλπία, T είναι απόλυτη θερμοκρασία και S είναι εντροπία
Τι είναι η τυπική δωρεάν ενέργεια;
Η τυπική ελεύθερη ενέργεια είναι ένα θερμοδυναμικό μέγεθος που δίνει στον Gibbs ελεύθερη ενέργεια σε τυπικές πειραματικές συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι, για να ονομαστεί η ενέργεια ενός θερμοδυναμικού συστήματος ως η τυπική ελεύθερη ενέργεια, τα αντιδρώντα και τα προϊόντα αυτού του συστήματος θα πρέπει να βρίσκονται σε τυπικές συνθήκες. Τις περισσότερες φορές, ακολουθούν τις τυπικές καταστάσεις, ισχύουν.
- Αέρια: μερική πίεση 1 atm
- Καθαρά υγρά: υγρό υπό τη συνολική πίεση 1 atm
- Διαλυμένες ουσίες: αποτελεσματική συγκέντρωση 1 M
- Στερεά: ένα καθαρό στερεό υπό πίεση 1 atm
Συνήθως, η κανονική θερμοκρασία για ένα θερμοδυναμικό σύστημα είναι 298,15 K (ή 25◦C) για τους περισσότερους πρακτικούς σκοπούς, επειδή κάνουμε τα πειράματα σε αυτή τη θερμοκρασία. Αλλά η ακριβής τυπική θερμοκρασία είναι 273 K (0 ◦C).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της δωρεάν ενέργειας Gibbs και της τυπικής δωρεάν ενέργειας;
Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι μια θερμοδυναμική ποσότητα ίση με την ενθαλπία (ενός συστήματος ή μιας διαδικασίας) μείον το γινόμενο της εντροπίας και της απόλυτης θερμοκρασίας. Το πιο σημαντικό, υπολογίζουμε αυτή την ποσότητα για την πραγματική θερμοκρασία και πίεση του πειράματος. Η τυπική ελεύθερη ενέργεια είναι ένα θερμοδυναμικό μέγεθος που δίνει στον Gibbs ελεύθερη ενέργεια σε τυπικές πειραματικές συνθήκες. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs και της τυπικής δωρεάν ενέργειας. Αν και η τυπική ελεύθερη ενέργεια είναι παρόμοια με την ιδέα της ελεύθερης ενέργειας Gibbs, την υπολογίζουμε μόνο για τα θερμοδυναμικά συστήματα που έχουν αντιδρώντα και προϊόντα στην τυπική τους κατάσταση.
Σύνοψη – Δωρεάν ενέργεια Gibbs έναντι τυπικής δωρεάν ενέργειας
Τόσο η ελεύθερη ενέργεια Gibbs όσο και η τυπική ελεύθερη ενέργεια περιγράφουν σχεδόν παρόμοια ιδέα στη θερμοδυναμική. Η διαφορά μεταξύ της ελεύθερης ενέργειας Gibbs και της τυπικής ελεύθερης ενέργειας είναι ότι η ελεύθερη ενέργεια Gibbs εξαρτάται από τις πειραματικές συνθήκες, ενώ η τυπική ελεύθερη ενέργεια περιγράφει την ελεύθερη ενέργεια Gibbs για τα αντιδρώντα και τα προϊόντα που βρίσκονται στην τυπική τους κατάσταση.
