حول هذه الأداة
حاسبة طاقة جيبس الحرة هي أداة ديناميكا حرارية مجانية تعمل داخل المتصفح مبنية على ΔG = ΔH − T·ΔS. اختر أي كمية تحل من أجلها — ΔG، أو ΔH، أو ΔS، أو درجة الحرارة T، أو ثابت الاتزان K — وتعيد تلك القيمة مع حكم على التلقائية مبني على إشارة ΔG.
انتبه للوحدات، وهي أكثر مصادر الخطأ شيوعًا: يُدخل الإنثالبي ΔH والطاقة الحرة ΔG بـ kJ/mol، لكن الإنتروبيا ΔS تُدخل بـ J/mol·K. تحوّل الأداة ΔS بقسمتها على 1000، فتقيّم ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000) وتبقى الإجابة بـ kJ/mol. الحل من أجل الإنتروبيا يعيد الترتيب إلى ΔS = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ T (بالعودة إلى J/mol·K)، والحل من أجل درجة الحرارة يعطي T = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ ΔS.
يعمل كل شيء محليًا داخل متصفحك دون رفع. يرتبط ثابت الاتزان عبر الطاقة الحرة القياسية: ΔG° = −R·T·ln K، فـ K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)) مع R = 8.314 J/mol·K و ΔG° بـ kJ/mol (مضروبة في 1000 لتطابق جولات R). ΔG سالبة تعني تفاعلًا تلقائيًا (يفضّل النواتج)، والصفر يعني اتزانًا، و ΔG موجبة تعني تفاعلًا غير تلقائي.
الأسئلة الشائعة
لماذا ΔS بـ J بينما ΔG و ΔH بـ kJ؟
بحسب العرف تُجدول الإنتروبيات بـ J/mol·K بينما تكون إنثالبيات التفاعل وطاقاته الحرة بـ kJ/mol. تعالج الحاسبة عدم التطابق بقسمة ΔS على 1000 داخل ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000)، فيمكنك إدخال كلٍّ بوحدته المعتادة.
كيف تحدد ΔG التلقائية؟
ΔG سالبة تشير إلى عملية تلقائية تفضّل النواتج تحت الظروف المعطاة؛ و ΔG = 0 يعني أن النظام في حالة اتزان؛ و ΔG موجبة تعني أن التفاعل غير تلقائي أمامًا ومفضّل عكسيًا. تشير التلقائية دائمًا إلى إشارة ΔG، لا ΔH.
كيف يُحسب ثابت الاتزان K؟
من الطاقة الحرة القياسية: ΔG° = −R·T·ln K، معاد ترتيبها إلى K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)). R = 8.314 J/mol·K، فـ ΔG° بـ kJ/mol تُضرب في 1000 للتطابق، ويجب أن تكون T درجة حرارة موجبة بالكلفن.
هل يمكن أن يتبدّل تفاعل بين تلقائي وغير تلقائي؟
نعم. لأن ΔG = ΔH − TΔS، يمكن لدرجة الحرارة أن تقلب الإشارة عندما يكون لـ ΔH و ΔS الإشارة نفسها. الحل من أجل T عند ΔG = 0 يعطي درجة حرارة العبور T = (ΔH ⁄ ΔS)·1000 حيث تتغير التلقائية.
المزيد من الأدوات