L’energia libera di Gibbs in chimica
L’energia libera di Gibbs, indicata con la lettera G, è definita matematicamente dalla relazione G = H – TS ed è una funzione di stato legata all’entalpia H e all’entropia S, con la temperatura T.
Se calcoliamo il differenziale totale dell’energia libera otteniamo:
dG = dH – TdS – SdT, derivante dall’equazione dH = dU + pdV + Vdp, quindi:
dG = dU + pdV + Vdp – TdS – SdT
Secondo il primo principio della termodinamica, sappiamo che: dU + pdV = dQ quindi sostituendo tale valore nell’equazione precedente otteniamo:
dG = dQ + Vdp – TdS – SdT
Per un processo spontaneo, irreversibile, vale la disuguaglianza di Clausius dS › dQ irr/T. Sostituendo TdS al valore di dQ nella formula precedente otteniamo:
dG Spontaneità di un processo Se dG › 0, il processo non è spontaneo nel verso indicato, ma lo sarebbe nel verso opposto. Infine, se dG = 0, il sistema si trova all’equilibrio e non ha tendenza a evolvere in nessun verso. Nelle condizioni sperimentali di pressione e temperatura scelte, se l’energia libera dei prodotti di reazione è maggiore di quella dei reagenti (ΔG›0), il fenomeno chimico non si verificherà spontaneamente nel verso desiderato, ma nel verso opposto. Al contrario, se l’energia libera dei prodotti è minore di quella dei reagenti (ΔG<0), la reazione avverrà spontaneamente.
