Gibbs fria energi
Wikipedia
Gibbs fria energi, uppkallad efter Josiah Willard Gibbs, är en tillståndsfunktion given av sambandet
- G = H - TS
där H är entalpi; T temperaturen och S entropin. Sambandet kan härledas från Clausius olikhet.
Sambandet kan även skrivas på differentialform
-
dG = - SdT + VdP + ∑ μidNi i
där μi är kemiska potentialen för partikel i och dNi är förändringen av antalet partiklar i.
Gibbs fria energi anger den maximala energin som kan utvinnas för mekaniskt arbete i en reaktion under villkoret att skillnader i temperatur och tryck inte förändras. Detta villkor innebär att värdena kan förändras under reaktionen, men att dessa återgår till sina ursprungsvärden när sluttillståndet är nått.
Gibbs fria energi spelar en stor roll inom exempelvis elektrokemin, där spänningen E över en elektrokemisk cell kan beräknas genom att använda sambandet G = nFE. n är antalet elektroner som utbyts i redox-reaktionen och F är Faradays konstant (96 485 Cmol−1).
[redigera] Användbara identiteter
ΔG = ΔH − TΔS
ΔG = −RT ln K
ΔG = −nFΔE
som genom insättning ger
−nFΔE = RT ln K
vilket relaterar den elektriska potentialen för en reaktion till jämviktskonstanten för reaktionen.
där
ΔG = förändring i Gibbs fria energi
ΔH = förändring i entalpi
T = temperatur
ΔS = förändring i entropi
R = allmänna gaskonstanten
ln = naturliga logaritmen
K = jämviktskonstant
n = antalet elektroner/mol i reaktionsprodukten
F = Faradays konstant (coulomb/mol)
ΔE = elektrisk potential för reaktionen (volt).
