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Energia libre de formacion

Fórmula de la energía libre de Gibbs

En la sección anterior, tuvimos cuidado de diferenciar entre el cambio de entropía que se produce en el sistema de reacción ΔSsys, por un lado, y el cambio de entropía que se produce en el entorno, ΔSsurr, dado por -ΔH/T, por otro. De este modo, pudimos obtener una visión real de lo que controla la dirección de una reacción y por qué. Sin embargo, en términos de cálculos, es una molestia tener que buscar los datos de entropía y entalpía para determinar la dirección de una reacción. Por lo tanto, por razones de comodidad, los químicos suelen combinar la entropía y la entalpía en una nueva función llamada energía libre de Gibbs, o más sencillamente energía libre, que recibe el símbolo G. Si se dispone de tablas de energía libre, es todo lo que se necesita para predecir la dirección de una reacción a la temperatura para la que se aplican las tablas.

Esta desigualdad debe ser cierta para que una reacción que se produzca a presión constante en un entorno a temperatura constante sea espontánea. Es conveniente multiplicar esta desigualdad por T; entonces se convierte en

Tabla de energía libre de formación

La energía libre de Gibbs, denominada \(G\), combina la entalpía y la entropía en un solo valor. El cambio en la energía libre, \(\Delta G\), es igual a la suma de la entalpía más el producto de la temperatura y la entropía del sistema. \( \Delta G\) puede predecir la dirección de la reacción química bajo dos condiciones:

  Los orbitales 2px 2py 2pz tienen la misma energia

Si \(ΔG\) es positivo, entonces la reacción es no espontánea (es decir, es necesario un aporte de energía externa para que se produzca la reacción) y si es negativo, entonces es espontánea (ocurre sin aporte de energía externa).

La energía de Gibbs fue desarrollada en la década de 1870 por Josiah Willard Gibbs. Originalmente denominó a esta energía como la “energía disponible” en un sistema. Su artículo publicado en 1873, “Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids”, describía cómo su ecuación podía predecir el comportamiento de los sistemas cuando se combinan. Esta cantidad es la energía asociada a una reacción química que puede utilizarse para realizar trabajo, y es la suma de su entalpía (H) y el producto de la temperatura y la entropía (S) del sistema. Esta cantidad se define como sigue:

Calculadora de energía libre de Gibbs

Este artículo se basa en gran medida o totalmente en una sola fuente. La discusión pertinente puede encontrarse en la página de discusión. Por favor, ayude a mejorar este artículo introduciendo citas a fuentes adicionales.Buscar fuentes:  “Energía libre de formación estándar de Gibbs” – noticias – periódicos – libros – académico – JSTOR (diciembre de 2011)

La energía libre de Gibbs estándar de formación (Gf°) de un compuesto es el cambio de energía libre de Gibbs que acompaña a la formación de 1 mol de una sustancia en su estado estándar a partir de sus elementos constituyentes en sus estados estándar (la forma más estable del elemento a 1 bar de presión y la temperatura especificada, normalmente 298,15 K o 25 °C).

  Relacion entre energia y potencia

La siguiente tabla enumera la función de Gibbs estándar de formación para varios elementos y compuestos químicos y está tomada del Manual de Química de Lange. Nótese que todos los valores están en kJ/mol. Se pueden encontrar tablas mucho más extensas en el CRC Handbook of Chemistry and Physics y en las tablas JANAF del NIST[1] El NIST Chemistry WebBook (ver enlace más abajo) es un recurso en línea que contiene la entalpía de formación estándar para varios compuestos junto con la entropía absoluta estándar para estos compuestos a partir de la cual se puede calcular la energía libre de Gibbs estándar de formación.

La energía libre de formación estándar de Gibbs es cero

Según he aprendido, no debería haber diferencia entre el producto de la reacción AB y la mezcla de A y B con la estequiometría correspondiente (1:1). ¿Es esto válido en general o sólo para reacciones como ésta (véase mi ejemplo del agua en los comentarios)?

La transformación de la ecuación (2) (en la respuesta de NightWriter) muestra que se trata de una identidad de la energía libre de Gibbs de la mezcla, pero en términos de moles del compuesto AB y no en términos de moles de la mezcla.

Si la ecuación (1) describe la reacción (es decir, la formación) de AB y la ecuación (2) la mezcla de A y B, y no hay diferencia entre un producto de reacción y la mezcla correspondiente de los dos componentes para formar ese producto, debe haber alguna relación matemática entre la ecuación (1) y la ecuación (2). Además, no estoy seguro de si el símbolo del estado estándar en la ecuación (2) es correcto o no.

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La ecuación (2) se refiere evidentemente a la energía libre de formación (a presión estándar) de una solución sólida de A y B, en cuyo caso ninguno de los dos elementos está en su estado estándar como producto (de modo que $a_i\neq 1$). Se puede reescribir la expresión (2) como sigue

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