تغيرات الطاقة الحرة للحالات الغير قياسية

يمكن تحديد التغير القياسي في الطاقة الحرة فقط في حالة حدوثه في ظروف معيارية حين تكون كل من المواد المتفاعلة والنواتج في حالاتها المعيارية. غير أن معظم التفاعلات الكيميائية لا تجري في هذه الظروف. في أي ظروف معيارية أو غير معيارية توصف الكمية النسبية من النواتج والمواد المتفاعلة الموجودة في التفاعل بحاصل التفاعل Q.في التفاعلات بين السوائل،تُحسب قيمة Q من نسبة تركيز النواتج والموادالمتفاعلة،مع رفع تركيز كل مركب إلى قوة أسّية تساوي معامل تكافؤه.أما في التفاعلات بين الغازات،فيمكن استخدام الضغط الجزئي للغازات مكان التركيزات. التغير في الطاقة الحرة لتفاعل ما يساوي مجموع التغير في كمية الطاقة الحرة في الحالة المعيارية للتفاعل دلتا G°وقيمة RT مضروبة في اللوغاريتم الطبيعي لـQ. R هنا،يمثل ثابت الغاز العالمي بوحدة جول لكل مول-كلفن،وتمثل T درجة حرارة التفاعل بالكلفن.عند درجة حرارة ثابتة،تكون قيمة الطاقة الحرة للحالة المعيارية ثابتة،لكن قيمة Q تختلف لأنها تتوقف على تركيبة خليط التفاعل. لنتأمل تصنيع غاز الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين عند درجة حرارة 298 كلفن. في الظروف المعيارية،وهي بالنسبة للغاز وجود غاز نقي تحت ضغط 1 جو،تكون الضغوط الجزئية لكافة المكوّنات تساوي 1 جو،ويكون مقدار حاصل التفاعل يساوي 1.بالتالي،فإن التغير في الطاقة الحرة للتفاعل،يساوي التغير القياسي في الطاقة الحرة للتفاعل،ويساوي سالب 32.8 كيلو جول لكل مول،ويكون التفاعل الأمامي تلقائيًا. في ظروف غير معيارية،قد يكون الضغط الجزئي لمكوّنات خليط التفاعل 1.2 جو للنيتروجين و 3.6 جو للهيدروجين،و 0.60 للأمونيا. كما في السابق،يمكن تحديد حاصل التفاعل من قيم الضغط الجزئي.باستبدال القيم في المعادلة لحساب قيمة Q،تكون الطاقة الحرة للتفاعل سالب 45.3 كيلو جول لكل مول،مما يدل على أن التفاعل تلقائي. في الاتجاه الأمامي. مع تقدم التفاعل الأمامي،يتم إنتاج مزيد من الأمونيا،وتتغير تركيبة التفاعل.عندما تكون المواد المتفاعلة والنواتج في حالة توازن،تكون قيمة التغير في الطاقة الحرة صفرًا،وتكون قيمة RT مضروبة في اللوغاريتم الطبيعي لـQ تساوي التغير القياسي في الطاقة الحرة مع عكس الإشارة. الآن،إذا احتوى خليط التفاعل على نيتروجين ضغطه 0.02 جو،وهيدروجين ضغطه 0.06 جو،وأمونيا ضغطها 4.8 جو،تكون Q أكبر بكثير،ويكون التغير في الطاقة الحرة 5.6 كيلو جول لكل مول. يدل التغير الإيجابي في الطاقة الحرة على الميل نحو التفاعل العكسي من ناحية الطاقة.ولهذا،تحت هذه الظروف،تتحلل الأمونيا لتنتج نيتروجين وهيدروجين.