Энергия Гиббса. Энтальпийный и энтропийный факторы. Критерии направления химического процесса

Энергия Гиббса (или потенциал Гиббса) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.

где U — внутренняя энергия;

P — давление;

V — объем;

T — абсолютная температура;

S — энтропия.

Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса.

Условием принципиальной возможности процесса является неравенство ΔG < 0.

Увеличение энергии Гиббса ΔG > 0 свидетельствует о невозможности самопроизвольного осуществления процесса в данных условиях.

Если ΔG = 0, то система находится в состоянии химического равновесия. Так как энергия Гиббса зависит от энтропии и энтальпии следующим образом:

где Н — энтальпия;

S — энтропия;

Т — температура.

Cамопроизвольному протеканию процесса способствуют уменьшение энтальпии и увеличение энтропии системы. Если энтальпия и энтропия изменяются одновременно, то возможность процесса определяет либо энтальпийный, либо энтропийный фактор.

Энтальпийный и энтропийный факторы.

Процессы могут протекать самопроизвольно (ΔG<0), если они сопровождаются уменьшением энтальпии (ΔH<0) и увеличением энтропии системы (ΔS>0). Если же энтальпия системы увеличивается (ΔH>0), а энтропия уменьшается (ΔS<0), то такой процесс протекать не может (ΔG>0). При иных знаках ΔS и ΔН принципиальная возможность протекания процесса определяется соотношением энтальпийного (ΔH) и энтропийного (ТΔS) факторов.

Если ΔН>0 и ΔS>0, т.е. энтальпийная составляющая противодействует, а энтропийная благоприятствует протеканию процесса, то реакция может протекать самопроизвольно за счет энтропийной составляющей, при условии, что |ΔH|<|TΔS|.

Если, энтальпийная составляющая благоприятствует, а энтропийная противодействует протеканию процесса, то реакция может протекать самопроизвольно за счет энтальпийной составляющей, при условии, что |ΔH|>|TΔS|.