Што такое энергія Гібса

Самаадвольнага праходжання працэсаў у сістэмах адкрытага і закрытага тыпаў апісваецца праз адмысловы крытэр, які атрымаў назву энергія Гібса. Ён з'яўляецца функцыяй стану. Д.У. Гібс, працуючы з тэрмадынамічных сістэмамі, здолеў вывесці яе праз энтрапію і Энтальпія. Энергія Гібса, у прыватнасці, дазваляе прадказваць накіраванасць праходжання самаадвольных біялагічных працэсаў і ацэньваць іх тэарэтычна дасягальны ККД.

Калі ўжыць высновы Гібса да другога тэрмадынамічнай закону, то фармулёўка будзе наступнай: пры пастаянных (const) ціску і тэмпературы без вонкавага ўздзеяння сістэма можа падтрымліваць самаадвольнае праходжанне толькі такіх працэсаў, вынікам якіх з'яўляецца памяншэнне ўзроўню энергіі Гібса да значэння, якое надыходзіць пры дасягненні ёю ўсталяваўся мінімуму. Раўнавагу любы тэрмадынамічнай сістэмы азначае нязменнасць названай энергіі (мінімум). Таму энергія Гібса ўяўляе сабой патэнцыял (вольную Энтальпія) у ізабарнага-ізатэрмічных сістэмах. Растлумачым, чаму паказаны менавіта мінімум. Справа ў тым, што гэта адно з найважнейшых пастулатаў раўнавагі ў тэрмадынаміцы: дадзенае стан пры нязменнасці тэмпературы і ціску азначае, што для чарговага змены неабходна павялічыць узровень энергіі, а такое магчыма толькі пры змене якіх-небудзь знешніх фактараў.

Літарнае пазначэнне - G. Лікава роўная рознасці паміж вядомай Энтальпія і значэннем творы тэмпературы на энтрапію. Гэта значыць энергія Гібса можа быць выказана праз наступную формулу:

G = H - (S * t),

дзе S - энтрапія сістэмы; t - тэмпература тэрмадынамічная; H - Энтальпія. Энтрапія сістэмы ў дадзеную формулу ўключана для таго, каб ўлічваць той факт, што высокая тэмпература прыводзіць да памяншэння спарадкаванага стану сістэмы (беспарадак), а нізкая жа - наадварот.

Так як і Гиббсова энергія, і Энтальпія - адны з функцый сістэмы ў тэрмадынаміцы, то з дапамогай змены G або H можна ахарактарызаваць працякалыя хімічныя ператварэння. Калі прыводзіцца раўнанне рэакцыі і змяненне энергіі Гібса, то яго адносяць да класа Тэрмахімічная.

У дачыненні да гэтай энергіі можа быць сфармулявана Правіла Геса: калі ціск і тэмпература нязменныя, то стварэнне новых рэчываў з першапачатковых (базавых рэагентаў) прыводзіць да таго, што энергія ў сістэме змяняецца, пры гэтым выгляд адбываюцца рэакцый і іх колькасць на вынік ніяк не ўплываюць.

Так як энергія, пра якую гаворыцца ў артыкуле, з'яўляецца зменлівай велічынёй, то для выканання разлікаў было ўведзена паняцце «стандартная энергія Гібса». Гэтая велічыня прысутнічае ў любым хімічным даведніку, лікава роўная 298 кДж / моль (звярніце ўвагу, што памернасць дакладна такая ж, як для любой іншай малярнай энергіі). Гэта значэнне дазваляе разлічыць змяненне практычна для любога хімічнага працэсу.

Калі ў працэсе праходжання хімічнай рэакцыі на сістэму аказваецца знешняе ўздзеянне (здзяйсняецца работа), тое значэнне энергіі Гібса павялічваецца. Такія рэакцыі адносяць да эндергоническим. Адпаведна, калі сама сістэма робіць працу, затрачваючы энергію, то гаворка ідзе пра экзергонических праявах.

Паняцце Гиббсовой энергіі знайшло найшырэйшае ўжыванне ў сучаснай хіміі. Да прыкладу, сінтэз палімераў заснаваны на рэакцыях далучэння. Пры іх правядзенні некалькі часціц аб'ядноўваюцца ў адну, пры гэтым значэнне энтрапіі памяншаецца. Грунтуючыся на формуле Гібса, можна сцвярджаць, што знешняе ўздзеянне (напрыклад, Высокатэмпературнае) можа звярнуць падобную экзотермическую рэакцыю далучэння, што і пацвярджаецца на практыцы.