انرژی ازاد گیبس

انرژی آزاد گیبس. انرژی آزاد گیبس کمیتی ترمودینامیکی است که میزان خودبه خود انجام شدن یک واکنش را نشان می دهد. این کمیت با G نمایش داده می شود. انجام یک فرایند از لحاظ ترمودینامیکی هنگامی امکان پذیر است که تغییرات انرژی آزاد گیبس منفی باشد. انرژی آزاد گیبس را با انرژی های فیزیکی، شیمیایی و یا انرژی هایی که در طبیعت وجود دارند نباید اشتباه گرفت. انرژی آزاد گیبس یک پدیده ترمودینامیکی است که در اثر انجام شدن یک واکنش شیمیایی ایجاد می شود. انرژی آزاد گیبس در اثر انجام شدن یک واکنش شیمیایی ایجاد شده و بصورت تصادفی یا خود به خود ایجاد نمی شود. ما در انرژی آزاد گیبس پدیده هایی چون حرکت، گرما، جنبش و انفجار را نمی بینیم بنابراین در اثر ایجاد شدن انرژی آزاد گیبس هیچگونه تغییر حرکتی و فیزیکی در ماده ایجاد نمی شود.
انرژی آزاد گیبس چنین تعریف می شود:
یا به طور معادل:
که در آن: U انرژی درونی
P فشار
V حجم
T دما برحسب کلوین
S آنتروپی
H آنتالپی است
ما در رابطه بالا دو کمیت H و S را می بینیم. به عبارت دیگر اگر از کمیت H مقدار TS را کم کنیم مقدار انرژی آزاد گیبس بدست می آید. این فرمول ها دربرگیرندهٔ دو عامل است که در انجام پذیری واکنش ها در طبیعت مؤثرند: آنتالپی ( انرژی سیستم ) و آنتروپی ( بی نظمی سیستم ) . به عبارتی میتوان گفت در رابطه دوّم انرژی آزاد گیبس به سه عامل بستگی دارد و این سه عامل عبارتند از H یعنی انتالپی، T یعنی دما و S یعنی انتروپی. در یک سیستم ترمودینامیکی که مواد شیمیایی در حال واکنش با یکدیگر هستند با تغییر هر کدام از عوامل T، H و S انرژی آزاد کل سیستم تغییر می کند.
آنتالپی ( H ) تغییرات انرژی ضمن انجام واکنش را دربرمی گیرد. این تغییرات هم انرژی جنبشی را شامل می شود و هم انرژی پتانسیل را، به شرط آن که در حین انجام واکنش فشار وارد بر سیستم ثابت باشد.
یک واکنش زمانی از نظر انرژی انجام پذیر تلقی می شود که بر اثر انجام آن انرژی سیستم کمتر شود. به عبارت بهتر سیستم پایدارتر شود. در این صورت تغییرات آنتالپی منفی خواهد بود.
اما در اطراف ما بسیاری از واکنش ها اتفاق می افتند که در آن ها سیستم گرما می گیرد و انرژی آن افزایش می یابد، یعنی تغییرات آنتالپی در آن ها مثبت است. این گونه واکنش ها به علت عامل دوم رخ می دهند که آنتروپی نامیده می شود و با S نشان داده می شود. این عامل نشان دهندهٔ میزان بی نظمی سیستم است و زمانی مساعد است که انجام واکنش سبب زیادشدن بی نظمی در سیستم شود. در فرمول انرژی آزاد گیبس عامل S در T ضرب می شود که دمای مطلق ( کلوین ) گاز است، یعنی اثر عامل بی نظمی در دمای بالا بیشتر است.