ההבדל העיקרי בין אנרגיה חופשית של Gibbs לאנרגיה חופשית סטנדרטית הוא שהאנרגיה החופשית של Gibbs תלויה בתנאי הניסוי ואילו האנרגיה החופשית הסטנדרטית מתארת את האנרגיה החופשית של Gibbs עבור מגיבים ומוצרים שנמצאים במצב הסטנדרטי שלהם.
המונחים אנרגיה חופשית של Gibbs ואנרגיה חופשית סטנדרטית נפוצים בכימיה פיזיקלית. שני המונחים הללו נותנים רעיון כמעט דומה עם הבדל קל. ההבדל היחיד בין אנרגיה חופשית של גיבס לאנרגיה חופשית סטנדרטית הוא בתנאי הניסוי שלהם כמו טמפרטורה ולחץ. תן לנו לדבר יותר פרטים על תנאים אלה.
מהי Gibbs Free Energy?
אנרגיה החופשית של גיבס היא כמות תרמודינמית השווה לאנתלפיה (של מערכת או תהליך) מינוס המכפלה של האנטרופיה והטמפרטורה המוחלטת. הסמל לכך הוא "G". הוא משלב את האנטלפיה והאנטרופיה של מערכת לערך יחיד. אנו יכולים לסמן שינוי באנרגיה זו כ"∆G". שינוי זה יכול לקבוע את כיוון התגובה הכימית בטמפרטורה קבועה ובלחץ קבוע.
יתר על כן, אם הערך של ∆G חיובי, זוהי תגובה לא ספונטנית בעוד ש- ∆G שלילית מציינת תגובה ספונטנית. המונח אנרגיה חופשית של גיבס פותח על ידי ג'וזיה וילארד גיבס (1870). המשוואה עבור כמות זו היא כדלקמן:
איור 01: משוואה עבור אנרגיה חופשית של גיבס, כאשר G היא אנרגיה חופשית של גיבס, H היא אנטלפיה, T היא טמפרטורה מוחלטת ו-S היא אנטרופיה
מהי אנרגיה חופשית סטנדרטית?
אנרגיה חופשית סטנדרטית היא כמות תרמודינמית המעניקה לג'יבס אנרגיה חופשית בתנאי ניסוי סטנדרטיים. פירוש הדבר, על מנת לכנות את האנרגיה של מערכת תרמודינמית כאנרגיה החופשית הסטנדרטית, המגיבים והתוצרים של אותה מערכת צריכים להיות בתנאים סטנדרטיים. רוב הפעמים, בהתאם למצבים סטנדרטיים, ישימים.
- גזים: לחץ חלקי של 1 atm
- נוזלים טהורים: נוזל בלחץ כולל של 1 atm
- מומסים: ריכוז יעיל של 1 M
- מוצקים: מוצק טהור תחת לחץ של 1 אטמ'
בדרך כלל, הטמפרטורה הרגילה למערכת תרמודינמית היא 298.15 K (או 25◦C) לרוב המטרות המעשיות מכיוון שאנו עושים את הניסויים בטמפרטורה זו. אבל הטמפרטורה הסטנדרטית המדויקת היא 273 K (0 ◦C).
מה ההבדל בין אנרגיה חופשית של Gibbs לאנרגיה חופשית רגילה?
אנרגיה החופשית של גיבס היא כמות תרמודינמית השווה לאנתלפיה (של מערכת או תהליך) מינוס המכפלה של האנטרופיה והטמפרטורה המוחלטת. חשוב מכך, אנו מחשבים כמות זו עבור הטמפרטורה והלחץ בפועל של הניסוי. אנרגיה חופשית סטנדרטית היא כמות תרמודינמית המעניקה לג'יבס אנרגיה חופשית בתנאי ניסוי סטנדרטיים. זהו ההבדל העיקרי בין אנרגיה חופשית של גיבס לאנרגיה חופשית רגילה. למרות שאנרגיה חופשית סטנדרטית דומה לרעיון של אנרגיה חופשית של גיבס, אנו מחשבים אותה רק עבור מערכות תרמודינמיות שיש להן מגיבים ומוצרים במצב הסטנדרטי שלהם.
סיכום – Gibbs Free Energy לעומת אנרגיה חופשית רגילה
שני האנרגיה החופשית של Gibbs וגם האנרגיה החופשית הרגילה מתארים רעיון כמעט דומה בתרמודינמיקה.ההבדל בין אנרגיה חופשית של Gibbs לאנרגיה חופשית סטנדרטית הוא שהאנרגיה החופשית של Gibbs תלויה בתנאי הניסוי ואילו האנרגיה החופשית הסטנדרטית מתארת את האנרגיה החופשית של Gibbs עבור מגיבים ומוצרים שנמצאים במצב הסטנדרטי שלהם.
