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Très probablement, les premières réactions chimiques que vous avez étudiées à l’école vont dans une direction; par exemple, du vinaigre versé dans du bicarbonate de soude pour former un "volcan". En réalité, la plupart des réactions doivent être illustrées par une flèche pointant dans chaque direction, ce qui signifie que la réaction peut aller dans les deux sens. La vérification de l’énergie libre de Gibbs d’un système permet de déterminer si une flèche est beaucoup plus grosse que l’autre; c’est-à-dire que la réaction va presque toujours dans la même direction ou est-ce qu’elles sont toutes deux proches de la même taille? Dans ce dernier cas, la réaction risque tout aussi bien d’aller dans un sens que dans l’autre. Les trois facteurs critiques dans le calcul de l’énergie libre de Gibbs sont l’enthalpie, l’entropie et la température.
Enthalpie
L'enthalpie est une mesure de la quantité d'énergie contenue dans un système. Une composante primaire de l'enthalpie est l'énergie interne, ou l'énergie du mouvement aléatoire des molécules. L'enthalpie n'est ni l'énergie potentielle des liaisons moléculaires ni l'énergie cinétique d'un système en mouvement. Les molécules d'un solide bougent beaucoup moins que celles d'un gaz, de sorte que le solide a moins d'enthalpie. Les autres facteurs de calcul de l'enthalpie sont la pression et le volume du système, qui sont les plus importants dans un système à gaz. Enthalphy est modifié lorsque vous travaillez sur un système, ou si vous ajoutez ou soustrayez de la chaleur et / ou des matières.
Entropie
Vous pouvez penser à l'entropie en tant que mesure de l'énergie thermique d'un système ou en tant que mesure du désordre du système. Pour voir la relation entre les deux, pensez à un verre d’eau qui gèle. Lorsque vous retirez l'énergie thermique de l'eau, les molécules qui se déplaçaient librement et au hasard s'enferment dans un cristal de glace solide et très ordonné. Dans ce cas, le changement d'entropie pour le système était négatif; il est devenu moins désordonné. Au niveau de l'univers, l'entropie est en augmentation constante.
Relation à la température
L'enthalpie et l'entropie sont influencées par la température. Si vous ajoutez de la chaleur au système, vous augmenterez à la fois l'entropie et l'enthalpie. La température est également incluse en tant que facteur indépendant dans le calcul de l’énergie libre de Gibbs. Vous calculez la variation de l'énergie libre de Gibbs en multipliant la température par la modification de l'entropie et en soustrayant le produit de la modification de l'enthalpie du système. De là, vous pouvez voir que la température peut changer radicalement l’énergie libre de Gibbs.
Pertinence dans les réactions chimiques
Etre capable de calculer l'énergie libre de Gibbs est important car vous pouvez l'utiliser pour déterminer la probabilité d'une réaction. L'enthalpie négative et l'entropie positive favorisent une réaction future. L'enthalpie positive et l'entropie négative ne sont pas favorables à une réaction future. ces réactions iront en sens inverse, quelle que soit la température. Lorsqu'un facteur favorise la réaction et l'autre non, la température détermine l'orientation de la réaction. Si le changement d'énergie libre de Gibbs est négatif, la réaction se poursuivra. si c'est positif, ça ira en sens inverse. Quand il est nul, la réaction est à l'équilibre.