Ключевое различие между свободной энергией Гиббса и стандартной свободной энергией заключается в том, что свободная энергия Гиббса зависит от экспериментальных условий, тогда как стандартная свободная энергия описывает свободную энергию Гиббса для реагентов и продуктов, которые находятся в их стандартном состоянии.
Термины «свободная энергия Гиббса» и «стандартная свободная энергия» широко используются в физической химии. Оба эти термина дают почти схожую идею с небольшим отличием. Единственная разница между свободной энергией Гиббса и стандартной свободной энергией заключается в их экспериментальных условиях, таких как температура и давление. Давайте поговорим более подробно об этих терминах.
Что такое свободная энергия Гиббса?
Свободная энергия Гиббса – это термодинамическая величина, равная энтальпии (системы или процесса) за вычетом произведения энтропии на абсолютную температуру. Символ для этого - «G». он объединяет энтальпию и энтропию системы в одно значение. Мы можем обозначить изменение этой энергии как «∆G». Это изменение может определять направление химической реакции при постоянной температуре и постоянном давлении.
Более того, если значение ∆G положительное, это неспонтанная реакция, а отрицательное ∆G указывает на спонтанную реакцию. Термин «свободная энергия Гиббса» был разработан Джозайей Уиллардом Гиббсом (1870 г.). Уравнение для этой величины выглядит следующим образом:
Рисунок 01: Уравнение для свободной энергии Гиббса, где G – свободная энергия Гиббса, H – энтальпия, T – абсолютная температура, а S – энтропия
Что такое стандартная свободная энергия?
Стандартная свободная энергия – это термодинамическая величина, которая дает свободную энергию Гиббса при стандартных экспериментальных условиях. Это означает, что для того, чтобы назвать энергию термодинамической системы стандартной свободной энергией, реагенты и продукты этой системы должны находиться в стандартных условиях. В большинстве случаев применимы следующие стандартные состояния.
- Газы: парциальное давление 1 атм
- Чистые жидкости: жидкость под общим давлением 1 атм
- Растворенные вещества: эффективная концентрация 1 M
- Твердые вещества: чистое твердое вещество под давлением 1 атм
Обычно нормальная температура для термодинамической системы составляет 298,15 К (или 25 ◦ C) для большинства практических целей, потому что мы проводим эксперименты при этой температуре. Но точная стандартная температура составляет 273 K (0 ◦C).
В чем разница между свободной энергией Гиббса и стандартной свободной энергией?
Свободная энергия Гиббса – это термодинамическая величина, равная энтальпии (системы или процесса) за вычетом произведения энтропии на абсолютную температуру. Что еще более важно, мы рассчитываем эту величину для фактической температуры и давления эксперимента. Стандартная свободная энергия - это термодинамическая величина, которая дает свободную энергию Гиббса при стандартных экспериментальных условиях. В этом ключевое отличие свободной энергии Гиббса от стандартной свободной энергии. Хотя стандартная свободная энергия аналогична идее свободной энергии Гиббса, мы вычисляем ее только для термодинамических систем, имеющих реагенты и продукты в их стандартном состоянии.
Резюме – Свободная энергия Гиббса и стандартная свободная энергия
И свободная энергия Гиббса, и стандартная свободная энергия описывают почти схожую идею в термодинамике. Разница между свободной энергией Гиббса и стандартной свободной энергией заключается в том, что свободная энергия Гиббса зависит от условий эксперимента, тогда как стандартная свободная энергия описывает свободную энергию Гиббса для реагентов и продуктов, которые находятся в их стандартном состоянии.
