Gibbsi vabaenergia
Gibbsi vabaenergia G ühendab entalpia- ja entroopiapanuse ning annab püsiva T ja p juures protsessi suuna kriteeriumi. Seos ΔG = ΔH − TΔS ei kirjelda reaktsioonikiirust. ΔG < 0 soosib edasisuunda, ΔG > 0 tagasisuunda ja tasakaalus ΔG = 0.
Visuaalne mudel
Skeem on mõtteline; mõõtkavad ei ole sõnasõnalised.
Interaktiivne arvutus
Spontaansus ei tähenda kiirust
Negatiivne ΔG näitab termodünaamilist soodsust, mitte kiiret reaktsiooni. Suur aktivatsioonibarjäär võib muuta soodsa protsessi väga aeglaseks. G võrdleb olekuid, kineetika kirjeldab mehhanismi ja ajaskaalat.
Iga rakenduse alguses tasub määratleda süsteem, alg- ja lõppolek ning ühikud. Mõõtmete kooskõla on tugev kontroll: liita saab ainult sama mõõtmega suurusi ning märgi valik peab vastama kokkulepitud füüsikalisele suunale. Nii saab vea avastada juba enne arvulise tulemuse hindamist.
ΔH ja ΔS konkurents
Kui ΔH < 0 ja ΔS > 0, soodustavad mõlemad liikmed negatiivset ΔG-d. Kui ΔH > 0 ja ΔS < 0, ei ole protsess soodne. Segajuhtudel võib temperatuur muuta märki; ligikaudne piir on T ≈ ΔH/ΔS, kui ΔH ja ΔS temperatuuriga vähe muutuvad.
Valem ei asenda füüsikalist mudelit. Enne arvude sisestamist tuleb kontrollida, millised muutujad on püsivad, millised vastastikmõjud kuuluvad süsteemi ja kas kasutatav suurus on skalaar või vektor. Matemaatiliselt korrektne tehe võib muidu kirjeldada valet füüsikalist olukorda.
Mittestandardsed tingimused
Tegeliku segu korral ΔG = ΔG° + RT ln Q. Kui Q < K, vähendab edasireaktsioon G-d; kui Q > K, on soodsam tagasireaktsioon. Q muutub koostisega, K sõltub etteantud temperatuurist.
Katsetes saadakse suurused lõpliku täpsusega mõõtmistest. Mõõteriista valik, kalibreerimine, soojus- või hõõrdekaod ja keskkonnatingimused mõjutavad tulemust. Rohkem komakohti kui lähteandmed õigustavad ei suurenda mõõtmise tegelikku informatsiooni.
Seos tasakaaluga
Tasakaalus Q = K ja ΔG = 0, seega ΔG° = −RT ln K. Suur K vastab negatiivsele ΔG°-le ja saadusi soosivale tasakaalule. Nii seob termodünaamika tasakaalukonstandi mõõdetava energiavahega.
Igal lihtsal mudelil on kehtivuspiirkond. Tasub küsida, milline eeldus laguneb esimesena väga suure rõhu, kiiruse, sügavuse, temperatuuri või amplituudi korral. Piiride kirjeldamine kuulub mudeli juurde sama loomulikult nagu põhivõrrandi kasutamine.
Mitte-pV töö
Pöörduvas protsessis püsiva T ja p juures määrab G vähenemine maksimaalse mitte-pV töö. Galvaanielemendis ΔG = −nFE. Tegelik seade annab vähem kasulikku tööd sisetakistuse ja muude mittepöörduvuste tõttu.
Lõpuks kontrollitakse suurusjärku ja piirjuhtu. Kui mõni parameeter nullida või kahekordistada, peab ennustatud muutus sobima kirjeldatud mehhanismiga. Selline kontroll paljastab sageli vale märgi, ühiku või võrdelisuse enne keerukamat arvutust.
Ülesanded
Ülesanne 1
ΔH = −40 kJ·mol⁻¹, ΔS = −100 J·mol⁻¹·K⁻¹, T = 298 K. Leia ΔG.
Lahendus: ΔG = −10,2 kJ·mol⁻¹.
Ülesanne 2
Kui ΔG° < 0, kas K on suurem või väiksem kui 1?
Lahendus: ΔG° = −RT ln K järgi K > 1.
Ülesanne 3
Q < K. Milline suund vähendab G-d?
Lahendus: Edasireaktsioon.