Lo más probable es que las primeras reacciones químicas que estudiaste en la escuela se movieron en una dirección; por ejemplo, el vinagre se vierte en bicarbonato de sodio para hacer un "volcán". En realidad, la mayoría de las reacciones deberían ilustrarse con una flecha que apunta en cada dirección, lo que significa que la reacción podría ir en ambos sentidos. Determinar la energía libre de Gibbs de un sistema ofrece una forma de determinar si una flecha es mucho más grande que la otra; es decir, ¿la reacción casi siempre va en una dirección, o están ambos cerca del mismo tamaño? En el último caso, la reacción es tan probable que vaya de una manera como la otra. Los tres factores críticos para calcular la energía libre de Gibbs son la entalpía, la entropía y la temperatura.

Enthalpy

La entalpía es una medida de la cantidad de energía que contiene un sistema. Un componente principal de la entalpía es la energía interna, o la energía del movimiento aleatorio de las moléculas. La entalpía no es ni la energía potencial de los enlaces moleculares ni la energía cinética de un sistema en movimiento. Las moléculas en un sólido se mueven mucho menos que las de un gas, por lo que el sólido tiene menos entalpía. Los otros factores para calcular la entalpía son la presión y el volumen del sistema, que son los más importantes en un sistema de gas. La entalpia se cambia cuando trabajas en un sistema, o si sumas o restas calor y /o materia.

Entropía

Puedes pensar en la entropía como una medida de la energía térmica de un sistema o como una medida del desorden del sistema. Para ver cómo se relacionan los dos, piense en un vaso de agua que se congele. Cuando quitas la energía térmica del agua, las moléculas que se movían libremente y al azar se bloquean en un cristal de hielo sólido y muy ordenado. En este caso, el cambio en la entropía del sistema fue negativo; se volvió menos desordenado. En el nivel del universo, la entropía siempre aumenta.

Relación con la temperatura

La entalpía y la entropía están influenciadas por la temperatura. Si agrega calor al sistema, aumentará tanto la entropía como la entalpía. La temperatura también se incluye como un factor independiente en el cálculo de la energía libre de Gibbs. Calcule el cambio en la energía libre de Gibbs multiplicando la temperatura por el cambio en la entropía y restando el producto del cambio en la entalpía del sistema. De esto, puedes ver que la temperatura puede cambiar drásticamente la energía libre de Gibbs.

Relevancia en las reacciones químicas

Ser capaz de calcular la energía libre de Gibbs es importante porque puedes usarlo para determinar cómo es probable que se produzca una reacción. La entalpía negativa y la entropía positiva favorecen una reacción en el futuro. La entalpia positiva y la entropía negativa no favorecen una reacción en el futuro; estas reacciones irán en la dirección inversa, independientemente de la temperatura. Cuando un factor favorece la reacción y el otro no, la temperatura determina en qué dirección irá la reacción. Si el cambio en la energía libre de Gibbs es negativo, la reacción continuará; si es positivo, irá en reversa. Cuando es cero, la reacción está en equilibrio.