Enthalpie libre

La deuxième loi de la thermodynamique stipule que pour tous les processus, l'entropie de l'univers la somme de l'entropie du système et de l'entropie de l'environnement augmente. Alors que l'entropie du système peut être calculé à partir des entropies molaires standard, l'entropie de l'environnement est plus difficile à calculer ou à mesurer. Par conséquent, J.Willard Gibbs a défini une nouvelle fonction thermodynamique, qui permet de déterminer uniquement la spontanéité par l'entropie et l'enthalpie du système et non de l'environnement.

Rappelez-vous que sous conditions de pression et température constantes, le delta S des environs est égal au delta H négatif du système divisé par la température, T.Ce terme peut être substitué dans l'équation représentant la deuxième loi. Lorsque les deux côtés sont multipliés par T négatif, l'équation devient maintenant T négative fois le delta S de l'univers est égal au delta H du système moins T fois le delta S du système. Les fonctions thermodynamiques du côté droit de l'équation enthalpie et entropie sont toutes deux uniquement dépend du système.

Parce que l'enthalpie et l'entropie sont des fonctions d'état, une nouvelle fonction d'état peut être définie comme T négatif fois l'entropie de l'univers. Ce nouveau terme est appelé l'énergie libre de Gibbs et est désigné par la lettre G.L'équation pour delta G conduit à un nouveau critère pour les réactions spontanées. La différence entre le changement d'enthalpie et la température ou le changement d'entropie doit être inférieure à zéro.

Delta G est également connu sous le nom de potentiel chimique car il est similaire à l'énergie potentielle mécanique d'un système. De même qu'une balle roulera toujours vers le bas de la pente pour diminuer son énergie potentielle, une réaction chimique se déroule pour diminuer son potentiel chimique. Ainsi, à température et pression constantes, si l'énergie libre du système diminue c'est-à-dire delta G est inférieur à zéro la réaction est spontanée.

A l'inverse, si l'énergie libre du système augmente, delta G est supérieur à zéro et la réaction n'est pas spontanée. Si delta G est égal à zéro, alors les réactifs et les produits sont en équilibre.