Gibbs Serbest Enerjisi

Termodinamiğin ikinci yasası, tüm kendiliğinden oluşan süreçler için, evrenin entropisinin sistemin entropisinin ve çevrenin entropisinin toplamı-arttığını belirtir. Sistemin entropisi standart molar entropilerden hesaplanabilirken, çevrenin entropisinin hesaplanması veya ölçülmesi daha zordur. Bu nedenle, J.Willard Gibbs, kendiliğindenliğin çevredeki değil, yalnızca sistemin entropisi ve entalpisi aracılığıyla belirlenmesine izin veren yeni bir termodinamik fonksiyon tanımlamıştır.Sabit basınç ve sıcaklık koşulları altında, çevredeki delta S’nin sistemin negatif delta H’ye eşit olduğunu ve sıcaklığa, T’ye bölündüğünü hatırlayın. Bu terim, ikinci yasayı temsil eden denkleme ikame edilebilir. Her iki taraf da negatif T ile çarpıldığında, denklem negatif T çarpı evrenin delta S’si eşittir sistemin delta H’si eksi T çarpı sistemin delta S’si haline gelir.Denklemin sağ tarafındaki termodinamik fonksiyonlar entalpi ve entropi her ikisi de yalnızca sisteme bağlıdır. Hem entalpi hem de entropi durum fonksiyonları olduğundan, yeni bir durum fonksiyonu, negatif T çarpı evrenin entropisi olarak tanımlanabilir. Bu yeni terime Gibbs serbest enerjisi denir ve G harfi ile gösterilir.Delta G denklemi, spontan reaksiyonlar için yeni bir kritere yol açar. Entalpi değişimi ile entropi değişiminin sıcaklığı arasındaki fark sıfırdan küçük olmalıdır. Delta G, bir sistemin mekanik potansiyel enerjisine benzer olduğu için kimyasal potansiyel olarak da bilinir.Bir topun potansiyel enerjisini düşürmek için her zaman tepeden aşağı yuvarlanması gibi, kimyasal bir reaksiyon da kimyasal potansiyelini düşürmek için ilerler. Bu nedenle, sabit sıcaklık ve basınçta, sistemin serbest enerjisi azalırsa yani, delta G sıfırdan küçükse reaksiyon kendiliğinden gerçekleşir. Tersine, sistemin serbest enerjisi artar, delta G sıfırdan büyüktür ve reaksiyon kendiliğinden değildir.Delta G sıfıra eşitse, reaktanlar ve ürünler dengede demektir.