Concetti Chiave
- L'energia libera di Gibbs è una funzione di stato che combina entropia del sistema e dell'ambiente per valutare la spontaneità di una reazione.
- La formula dell'energia libera di Gibbs è ΔG=ΔH-TΔS, utilizzata a temperatura e pressione costante.
- ΔG permette di prevedere la spontaneità di una reazione senza misurare l'entropia dell'ambiente, difficile da calcolare.
- Un ΔG maggiore di zero indica un processo non spontaneo, noto come reazione endoergonica.
- L'aumento dell'entropia del sistema (ΔS) diminuisce l'energia libera (G), influenzando la spontaneità della reazione.
Energia libera di Gibbs
Per calcolare la spontaneità di una reazione quindi bisogna valutare 3 fattori: l’entropia del sistema, dell’ambiente e quella totale, ma sarebbe molto più facile se esistesse un’unica proprietà che combinasse insieme questi fattori; questa proprietà è una funzione di stato nuova che prende il nome di energia libera di Gibbs.Se ΔStot=ΔS+ΔSamb e ΔSamb=-ΔH/T avremo che ΔStot=ΔS-ΔH/T, ma questo vale solo a pressione e temperatura costante.
Da prima si ha che
ΔStot =ΔS-ΔH/T che rielaborata dà -TΔStot=ΔH-TΔS°
Energia libera di Gibbs: ΔG=ΔH-TΔS, a temperatura e pressione costante ΔG=-TΔS
Perché è stato necessario parlare di energia libera, non ci si poteva limitare a trattare somma di entropia di sistema e ambiente? È molto difficile misurare il ΔS dell'ambiente, si è cercato di rielaborare il concetto di entropia totale, che contiene quello di entropia dell'ambiente, per poterlo esprimere solo in termini dell'entropia del sistema, che è invece misurabile.
Così è possibile prevedere la spontaneità di una reazione sulla base dell'energia libera del sistema e non dell'entropia totale. Si osserva che il ΔS è presente con segno meno, quindi all’aumentare di S diminuisce G:
• ΔG • ΔG>0: processo non spontaneo, reazione endoergonica
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione dell'energia libera di Gibbs nel determinare la spontaneità di una reazione chimica?
- Cosa indica un valore di ΔG negativo o positivo in una reazione chimica?
L'energia libera di Gibbs permette di prevedere la spontaneità di una reazione basandosi solo sull'energia libera del sistema, evitando la complessità di misurare l'entropia totale, che include l'entropia dell'ambiente.
Un valore di ΔG negativo indica un processo spontaneo e una reazione esoergonica, mentre un valore di ΔG positivo indica un processo non spontaneo e una reazione endoergonica.
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