Très probablement, les premières réactions chimiques que vous avez étudiées à l'école se sont déplacées dans une direction; par exemple, le vinaigre versé dans le bicarbonate de soude pour faire un «volcan». En réalité, la plupart des réactions devraient être illustrées par une flèche pointant dans chaque direction, ce qui signifie que la réaction pourrait aller dans les deux sens. Déterminer l'énergie libre de Gibbs d'un système offre un moyen de déterminer si une flèche est beaucoup plus grande que l'autre; c'est-à-dire, la réaction va-t-elle presque toujours dans une direction, ou sont-ils tous les deux proches de la même taille? Dans ce dernier cas, la réaction est tout aussi susceptible d'aller dans un sens que dans l'autre. Les trois facteurs critiques dans le calcul de l'énergie libre de Gibbs sont l'enthalpie, l'entropie et la température.

Enthalpie

L'enthalpie est une mesure de la quantité d'énergie contenue dans un système. Une composante primaire de l'enthalpie est l'énergie interne, ou l'énergie provenant du mouvement aléatoire des molécules. L'enthalpie n'est ni l'énergie potentielle des liaisons moléculaires ni l'énergie cinétique d'un système en mouvement. Les molécules dans un solide se déplacent beaucoup moins que celles d'un gaz, de sorte que le solide a moins d'enthalpie. Les autres facteurs de calcul de l'enthalpie sont la pression et le volume du système, qui sont les plus importants dans un système à gaz. Enthalphy est modifié lorsque vous travaillez sur un système, ou si vous ajoutez ou soustrayez de la chaleur et /ou de la matière.

Entropie

Vous pouvez considérer l'entropie comme une mesure de l'énergie thermique d'un système. système ou comme une mesure du désordre du système. Pour voir comment les deux sont liés, pensez à un verre d'eau qui gèle. Lorsque vous éloignez l'énergie thermique de l'eau, les molécules qui se déplaçaient librement et aléatoirement se verrouillent dans un cristal de glace solide et très ordonné. Dans ce cas, la modification de l'entropie pour le système était négative; il est devenu moins désordonné. Au niveau de l'univers, l'entropie est toujours croissante.

Relation avec la température

L'enthalpie et l'entropie sont influencées par la température. Si vous ajoutez de la chaleur au système, vous augmenterez à la fois l'entropie et l'enthalpie. La température est également incluse en tant que facteur indépendant dans le calcul de l'énergie libre de Gibbs. Vous calculez la variation de l'énergie libre de Gibbs en multipliant la température par le changement d'entropie, et en soustrayant le produit du changement d'enthalpie pour le système. De ceci, vous pouvez voir que la température peut changer dramatiquement l'énergie libre de Gibbs.

Pertinence dans les réactions chimiques

Être capable de calculer l'énergie libre de Gibbs est important parce que vous pouvez l'employer pour déterminer comment une réaction est susceptible de se produire. L'enthalpie négative et l'entropie positive favorisent une réaction future. L'enthalpie positive et l'entropie négative ne favorisent pas la réaction; ces réactions iront dans le sens inverse, indépendamment de la température. Lorsqu'un facteur favorise la réaction et que l'autre ne le fait pas, la température détermine la direction dans laquelle la réaction ira. Si le changement de l'énergie libre de Gibbs est négatif, la réaction ira de l'avant; s'il est positif, il ira en sens inverse. Quand il est nul, la réaction est à l'équilibre.