Energia Livre de Gibbs

A segunda lei da termodinâmica afirma que para todos os processos espontâneos, a entropia do universo a soma da entropia do sistema e a entropia do meio envolvente-aumenta. Enquanto a entropia do sistema pode ser calculada a partir da entropia molar padrão, a entropia do meio envolvente é mais difícil de calcular ou medir. Por conseguinte, J.Willard Gibbs definiu uma nova função termodinâmica, que permite que a espontaneidade seja determinada unicamente através da entropia e entalpia do sistema e não pelo meio envolvente.

Recordemos que em condições de pressão e temperatura constantes, o delta S do meio envolvente é igual ao delta H negativo do sistema dividido pela temperatura, T.Este termo pode ser substituído na equação que representa a segunda lei. Quando ambos os lados são multiplicados por T negativo, a equação então torna-se negativa T vezes o delta S do universo é igual ao delta H do sistema menos T vezes o delta S do sistema. As funções termodinâmicas no lado direito da equação entalpia e entropia estão ambos unicamente dependentes do sistema.

Porque tanto a entalpia como a a entropia são funções de estado, uma nova função de estado pode ser definido como T negativo vezes a entropia do universo. Este novo termo é chamado de Gibbs energia livre e é denotado pela letra G.A equação para o delta G leva a um novo critério para reações espontâneas. A diferença entre a alteração de entalpia e a temperatura da alteração da entropia deve ser inferior a zero.

O Delta G também é conhecido como potencial químico porque é semelhante à energia potencial mecânica de um sistema. Tal como uma bola que rolará sempre pela colina abaixo para diminuir a sua energia potencial, uma reação química avança para baixar o seu potencial químico. Assim, em temperatura e pressão constantes, se a energia livre do sistema diminui isto é, o delta G é inferior a zero a reação é espontânea.

Inversamente, se a energia livre do sistema aumenta, o delta G é maior do que zero, e a reação não é espontânea. Se delta G for igual a zero, então os reagentes e produtos estão em equilíbrio.