깁스 자유에너지

열역학 제2법칙에 따르면 모든 자발적 과정에서 우주의 엔트로피, 즉 계의 엔트로피와 주변의 엔트로피의 합은 증가합니다. 계의 엔트로피는 표준 몰 엔트로피를 통해 계산할 수 있지만 주변의 엔트로피는 계산이나 측정이 더 어렵습니다. 따라서 제이 윌라드 깁스는 주변 환경이 아닌 계의 엔트로피와 엔탈피를 통해서만 자발성을 결정할 수 있는 새로운 열역학 함수를 정의했습니다.일정한 압력 및 온도 조건에서 주변의 델타 S는 계의 음의 델타 H를 온도 T로 나눈 값과 같다는 점을 기억하십시오. 이 항을 두 2법칙을 나타내는 방정식에 대입할 수 있습니다. 두 변에 모두 음수 T를 곱하면 방정식은 이제 우주의 델타 S 곱하기 음의 T가 되며, 이는 시스템의 델타 H에서 시스템의 델타 S의 T를 뺀 값과 같습니다.방정식의 오른쪽에 있는 열역학 함수인 엔탈피 및 엔트로피는 모두 계에 전적으로 의존합니다. 엔탈피와 엔트로피는 상태 함수이기 때문에 새로운 상태 함수는 음의 T에 우주의 엔트로피를 곱한 것으로 정의될 수 있습니다. 이 새로운 용어를 깁스 자유 에너지라고 부르며 문자 G로 표시됩니다.델타 G에 대한 방정식을 통해 자발적 반응에 대한 새로운 기준을 얻게 됩니다. 엔탈피 변화와 엔트로피 변경 온도 간의 차이는 0보다 작아야 합니다. 델타 G는 계의 기계적 포텐셜 에너지와 유사하기 때문에 화학포텐셜라고도 합니다.공이 위치 에너지를 낮추기 위해 항상 아래로 굴러가는 것처럼 화학 반응도 화학적 포텐셜을 낮추기 위해 진행됩니다. 따라서 일정한 온도와 압력에서 계의 자유 에너지가 감소하면, 다시 말해서 델타 G가 0보다 작으면 반응은 자발적입니다. 반대로 계의 자유 에너지가 증가하면 델타 G는 0보다 크며 반응은 자발적이지 않습니다.델타 G가 0이면 반응물과 생성물은 평형 상태에 있습니다.