Calcolatore dell'Energia Libera di Gibbs
Indice
Energia libera di GibbsEquazione del Delta GEntalpia vs entropiaCalcolatore per l'energia libera di GibbsIl calcolatore dell'energia libera di Gibbs nella praticaFAQQuesto calcolatore dell'energia libera di Gibbs è perfetto se stai cercando uno strumento che ti permetta di calcolare se una reazione può avvenire spontaneamente o meno. L'equazione dell'energia libera di Gibbs, nota anche come equazione delta G, combina la relazione entalpia vs entropia.
Nei prossimi paragrafi ti spiegheremo come calcolare l'energia libera di Gibbs, ti forniremo le unità di misura dell'energia libera di Gibbs e ti illustreremo gli utilizzi di questo calcolatore per il delta G. Per verificare la regola di fase, usa il nostro calcolatore per la regola delle fasi di Gibbs 🇺🇸.
Energia libera di Gibbs
Che cos'è l'energia di Gibbs? Nelle equazioni è nota come G ed è una combinazione di entalpia ed entropia. Il segno davanti all'energia libera di Gibbs indica la direzione della reazione chimica, purché siano soddisfatte due condizioni:
- Temperatura costante; e
- Pressione costante.
In questo caso, ci sono due possibili opzioni che dipendono da ciò che si ottiene dalla formula delta G:
-
Se ΔG > 0, la reazione non è spontanea — L'energia esterna è fondamentale per la reazione (puoi calcolarla con il nostro calcolatore dell'energia di attivazione 🇺🇸 per iniziare. Questa energia esterna può essere calore, un fotone o qualsiasi altra fonte di energia; e
-
Se ΔG > 0, la reazione è spontanea e avviene senza alcuna energia esterna — Non è necessario aggiungere nulla; gli atomi all'interno della reazione la inizializzeranno da soli.
Equazione del Delta G
La formula delta G per calcolare l'energia libera di Gibbs (l'equazione dell'energia libera di Gibbs) è la seguente:
ΔG = ΔH - T × ΔS
dove:
ΔG— Variazione di energia libera di Gibbs;ΔH— Variazione di entalpia;ΔS— Variazione di entropia; eT— Temperatura in Kelvin.
Ancora una volta, la risposta alla domanda "Cos'è l'energia di Gibbs?" è che combina l'entalpia vs l'entropia e la loro relazione.
Entalpia vs entropia
L'entalpia, qui indicata come H, è un tipo di energia — la somma delle energie interne delle molecole e del flusso di energia. L'entropia, invece, indicata come S, è una misura della casualità delle molecole.
Il sistema cerca di raggiungere la minima entalpia e la massima entropia in ogni momento.
L'unità di misura dell'entalpia è J, mentre quella dell'entropia è J/K.
Pertanto, possiamo ricavare le unità di energia libera di Gibbs dall'equazione dell'energia libera di Gibbs. Si tratta semplicemente di unità di energia, in genere J.
Puoi verificare il volume del gas e il numero di moli con il nostro calcolatore di condizioni standard STP 🇺🇸.
Calcolatore per l'energia libera di Gibbs
Questo strumento applica la formula ad esempi reali. Tutto ciò che devi sapere sono tre delle quattro variabili — variazione di entalpia (ΔH), variazione di entropia (ΔS), temperatura (T) o variazione di energia libera di Gibbs (ΔG). Poiché la formula può essere letta all'indietro o in qualsiasi direzione, inserisci tutti i dati in tuo possesso e vedrai apparire il quarto numero.
Per completezza, ecco tutte le formule che utilizziamo:
-
ΔG = ΔH - T × ΔS; -
ΔH = ΔG + T × ΔS; e -
ΔS = (ΔH - ΔG) / T.
Il calcolatore dell'energia libera di Gibbs nella pratica
Conoscere la teoria dell'energia di Gibbs senza sapere come utilizzarla nella pratica non serve a nessuno. Ecco perché abbiamo preparato un semplice esempio di come calcolare l'energia libera di Gibbs con questo strumento. Immagina di avere una reazione e di conoscerne l'entropia iniziale, l'entalpia e che avvenga a 20 °C. Inoltre, c'è anche una nota sull'entropia ed entalpia finali.
Ora devi solo capire se la reazione è spontanea o se ha bisogno di energia esterna. In questo caso, calcoliamo l'energia libera di Gibbs!
Vediamo come funziona la seguente reazione:
- Entalpia iniziale: H0 = 0;
- Entalpia finale: H1 = -92,22 kJ;
- Entropia iniziale: S0 = 583,65 J/K;
- Entropia finale: S1 = 384,9 J/K; e
- T = 20 °C = 20 + 273,15 = 293,15 K.
Pertanto:
- ΔH = -92,22 kJ; e
- ΔS = -198,75 J/K = -0,19875 kJ/K.
Dalla formula delta G:
ΔG = ΔH - T × ΔS
ΔG = -92,22 - (-0,19875 × 293,15)
ΔG = -33,96 kJ
Il risultato dell'equazione delta G è inferiore a zero, il che significa che la reazione è spontanea.
💡 Controlla che le unità di energia libera di Gibbs siano ragionevoli rispetto alle unità di entalpia ed entropia.
Come si calcola l'energia libera di Gibbs?
Per calcolare l'energia libera di Gibbs:
-
Determina la temperatura a cui avviene la reazione;
-
Sottrai l'entropia iniziale dal suo valore finale per trovare la variazione di entropia;
-
Calcola la variazione di entalpia nello stesso modo.
-
Moltiplica la variazione di entropia per la temperatura; e
-
Sottrai il prodotto dalla variazione di entalpia per ottenere l'energia libera di Gibbs.
Perché l'energia libera di Gibbs è pari a 0 in equilibrio?
L'energia libera di Gibbs è pari a zero per i sistemi in equilibrio perché non c'è alcun cambiamento netto in nessuna delle quantità da cui dipende. Poiché tutto è costante, non c'è energia disponibile per compiere alcun lavoro (a meno che il processo non venga disturbato!).
Quali informazioni fornisce l'energia libera di Gibbs su una reazione?
L'energia libera di Gibbs indica la massima energia disponibile nel sistema per compiere lavoro. In genere viene utilizzata per determinare se la reazione è spontanea, non spontanea o in equilibrio.
Cosa succede quando l'energia libera di Gibbs è pari a zero?
Quando l'energia libera di Gibbs è uguale a zero, i processi in avanti e indietro avvengono alla stessa velocità. Significa che il sistema è in equilibrio e le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti non cambiano.
Come si determina se una reazione è spontanea o non spontanea?
Per calcolare la spontaneità di una reazione chimica, calcolare la sua energia libera di Gibbs.
Se è negativa, il processo è spontaneo (esergonico).
Un valore positivo significa che non è spontaneo (endergonico).