درباره این ابزار
ماشینحساب انرژی آزاد گیبس یک ابزار ترمودینامیک رایگان و درونمرورگری است که بر پایه ΔG = ΔH − T·ΔS ساخته شده است. انتخاب کنید کدام کمیت را حل کنید — ΔG، ΔH، ΔS، دمای T یا ثابت تعادل K — و آن مقدار را بههمراه حکم خودبهخودی بودن بر اساس علامت ΔG برمیگرداند.
مراقب واحدها باشید، که رایجترین منبع خطا هستند: آنتالپی ΔH و انرژی آزاد ΔG بر حسب kJ/mol وارد میشوند، اما آنتروپی ΔS بر حسب J/mol·K وارد میشود. این ابزار ΔS را با تقسیم بر 1000 تبدیل میکند، پس ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000) را ارزیابی میکند و پاسخ بر حسب kJ/mol میماند. حل برای آنتروپی به ΔS = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ T (دوباره بر حسب J/mol·K) بازآرایی میشود، و حل برای دما T = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ ΔS را میدهد.
همهچیز بهصورت محلی در مرورگر شما بدون بارگذاری اجرا میشود. ثابت تعادل از طریق انرژی آزاد استاندارد پیوند میخورد: ΔG° = −R·T·ln K، پس K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)) با R = 8.314 J/mol·K و ΔG° بر حسب kJ/mol (ضرب در 1000 برای هماهنگی با ژولهای R). یک ΔG منفی بهمعنای واکنش خودبهخودی (بهنفع محصول)، صفر بهمعنای تعادل و یک ΔG مثبت بهمعنای واکنش غیرخودبهخودی است.
پرسشهای پرتکرار
چرا ΔS بر حسب J اما ΔG و ΔH بر حسب kJ هستند؟
طبق قرارداد، آنتروپیها بر حسب J/mol·K جدولبندی میشوند در حالی که آنتالپیها و انرژیهای آزاد واکنش بر حسب kJ/mol هستند. ماشینحساب این ناهماهنگی را با تقسیم ΔS بر 1000 درون ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000) مدیریت میکند، پس میتوانید هر یک را با واحد معمول خودش وارد کنید.
ΔG چگونه خودبهخودی بودن را تعیین میکند؟
یک ΔG منفی نشاندهنده یک فرایند خودبهخودی و بهنفع محصول در شرایط دادهشده است؛ ΔG = 0 بهمعنای این است که سیستم در تعادل است؛ و یک ΔG مثبت بهمعنای این است که واکنش در جهت پیشرو غیرخودبهخودی و در جهت معکوس مطلوب است. خودبهخودی بودن همیشه به علامت ΔG اشاره دارد، نه ΔH.
ثابت تعادل K چگونه محاسبه میشود؟
از انرژی آزاد استاندارد: ΔG° = −R·T·ln K، که به K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T)) بازآرایی میشود. R = 8.314 J/mol·K است، پس ΔG° بر حسب kJ/mol در 1000 ضرب میشود تا هماهنگ شود، و T باید دمایی مثبت بر حسب کلوین باشد.
آیا یک واکنش میتواند بین خودبهخودی و غیرخودبهخودی جابهجا شود؟
بله. چون ΔG = ΔH − TΔS، وقتی ΔH و ΔS علامت یکسانی داشته باشند دما میتواند علامت را برعکس کند. حل برای T در ΔG = 0 دمای گذار T = (ΔH ⁄ ΔS)·1000 را میدهد که در آن خودبهخودی بودن تغییر میکند.
ابزارهای بیشتر