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Applicazioni del criterio dell’energia di Gibbs per trasformazioni spontanee

In totale vi sono quattro possibilità per ΔG in base ai segni di ΔH e ΔS.
Se ΔH è negativo, quindi vi è una cessione all’ambiente di calore, e ΔS positivo, quindi un aumento del disordine, il processo sarà sempre spontaneo, qualunque sia la temperatura (si pensi anche al significato matematico dell’espressione ΔG=ΔH-TΔS, che non assumerà mai valore positivo se i segni di ΔH e ΔS sono quelli considerati).
Se invece un processo è accompagnato da un ΔH positivo, quindi vi è un assorbimento di calore da parte del sistema, e da un ΔS negativo, quindi una diminuzione del disordine del sistema, allora il ΔG sarà sempre positivo, quindi il processo sarà non spontaneo a tutte le temperature.
I casi dubbi sono quelli in cui ΔH e ΔS hanno entrambi lo stesso segno, sono entrambi positivi o negativi. In questi casi la spontaneità o meno di una reazione dipende dal valore della temperatura. In generale se ΔH e ΔS di una reazione sono entrambi positivi la reazione sarà spontanea ad alte temperature, mentre se ΔH e ΔS sono entrambi negativi la reazione è spontanea a basse temperature.
Caso ΔH ΔS ΔG Risultato
1 + - Reazione spontanea a tutte le temperature
2 - - - a basse temperature Spontaneo a basse temperature
+ a alte temperature Non spontaneo ad alte temperature
3 + + a alte temperature Spontaneo ad alte temperature
+ a basse temperature Non spontaneo a basse temperature
4 + - + Reazione non spontanea a tutte le temperature
È bene infine ricordare:
Se ΔH<0 la reazione è esotermica, quindi produce calore, di conseguenza abbassando la temperatura dell’ambiente si favorisce lo svolgimento della reazione, e l’equilibrio si sposta verso i prodotti, mentre se ΔH>0 la reazione è endotermica, e la reazione ha bisogno di calore per avvenire, quindi è favorita a temperature alte;
Alcune considerazioni sul segno di ΔG, ricordando che ΔG=ΔH-TΔS:
ΔG<0 ΔSuniverso>0, reazione spontanea dai prodotti verso i reagenti;
ΔG>0 ΔSuniverso<0, reazione non spontanea dai prodotti verso i reagenti;
ΔG=0 ΔSuniverso=0, il sistema è in equilibrio.
Il segno di ΔG dipende dal segno di ΔH, ΔS e dal valore di T.

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