A kémia első napjaiban a vegyészek az "affinitás" kifejezést használják a kémiai reakciókért felelős erő leírására. A modern korban az affinitást Gibbs-mentes energiának nevezik.
Meghatározás
Gibbs szabad energia az a megfordítható vagy maximális munka lehetősége, amelyet egy rendszer állandó hőmérsékleten és nyomáson hajthat végre. Ez egy termodinamikai tulajdonság, amelyet Josiah Willard Gibbs 1876-ban határozott meg annak előrejelzésére, hogy folyamat alakul-e ki spontán módon állandó hőmérsékleten és nyomáson. Gibbs szabad energia G azt jelenti
G = H-TS
hol H, Tés S a entalpia, hőmérséklet és entrópia. Az SI A Gibbs-energia egység a kilodžaul.
Változások a Gibbs szabad energiájában G megfelelnek az állandó hőmérsékleten és nyomáson zajló folyamatok szabad energiájának változásaihoz. A Gibbs-mentes energiaváltozás változása a maximális nem-expanziós munka, amely ilyen körülmények között elérhető zárt rendszerben; ΔG negatív spontán folyamatok, pozitív nem spontán folyamatokés nulla az egyensúlyi folyamatoknál.
A Gibbs szabad energia (G), Gibbs szabad energia, Gibbs energia vagy Gibbs függvény. Időnként az "ingyenes entalpia" kifejezést használják annak megkülönböztetésére a Helmholtz mentes energiától.
A A Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Szövetsége (IUPAC) a Gibbs energia vagy a Gibbs függvény.
Pozitív és negatív mentes energia
A Gibbs energiaérték jele felhasználható annak meghatározására, hogy a kémiai reakció spontán folytatódik-e vagy sem. Ha a jel a ΔG pozitív, további energiát kell bevinni a reakció bekövetkezéséhez. Ha a jel a ΔG negatív, a reakció termodinamikailag kedvező és spontán módon lép fel.
Ugyanakkor az a tény, hogy a reakció spontán módon történik, nem jelenti azt, hogy gyorsan bekövetkezik. A vasból rozsda (vas-oxid) képződik spontán módon, de a megfigyeléshez túl lassan fordul elő. A reakció:
C(S)gyémánt → C(S)grafit
szintén negatív ΔG 25 ° C-on és 1 atmoszférában, mégis úgy tűnik, hogy a gyémántok nem spontán változnak grafitmá.