Calculadora de Energía Libre de Gibbs

Energía Libre de Gibbs, un concepto fundamental en termodinámica, cuantifica la cantidad máxima de trabajo que un sistema puede realizar a temperatura y presión constantes, excluyendo el trabajo de expansión del volumen. Es fundamental para determinar la espontaneidad de las reacciones.

Antecedentes históricos

Desarrollada por Josiah Willard Gibbs a finales del siglo XIX, la Energía Libre de Gibbs revolucionó la comprensión de la termodinámica química al proporcionar un criterio claro para la espontaneidad de los procesos. Esto fue un avance significativo sobre los conceptos existentes de entalpía y entropía.

Fórmula de cálculo

La Energía Libre de Gibbs (\(G\)) se calcula de la siguiente manera:

\[ G = H - TS \]

donde:

• \(G\) representa la Energía Libre de Gibbs,
• \(H\) es el cambio en entalpía (\(ΔH\)),
• \(T\) es la temperatura absoluta en Kelvin (\(K\)),
• \(S\) es el cambio en entropía (\(ΔS\)).

Ejemplo de cálculo

Suponga que una reacción tiene un cambio en entalpía (\(ΔH\)) de -200 Joules, un cambio en entropía (\(ΔS\)) de -0.1 Joules por Kelvin, a una temperatura (\(T\)) de 298 K. La Energía Libre de Gibbs (\(G\)) se puede calcular como:

\[ G = -200 - (298 \times -0.1) = -170 \text{ Joules} \]

Importancia y escenarios de uso

La Energía Libre de Gibbs es crucial para predecir la dirección de las reacciones químicas, evaluar la viabilidad de las reacciones y la eficiencia energética en varios procesos, incluidos los sistemas biológicos y las aplicaciones industriales.

Preguntas frecuentes comunes

1. ¿Qué determina una reacción espontánea?

   • Una reacción se considera espontánea si la Energía Libre de Gibbs es negativa, lo que indica que el proceso puede ocurrir sin entrada de energía externa.

2. ¿Cómo afecta la temperatura a la Energía Libre de Gibbs?

   • La temperatura influye directamente en la Energía Libre de Gibbs a través del término \(TS\), afectando la espontaneidad de las reacciones dependientes de la temperatura.

3. ¿Puede la Energía Libre de Gibbs predecir el equilibrio?

   • Sí, cuando la Energía Libre de Gibbs es cero, el sistema está en equilibrio, lo que indica que no hay cambio neto en la composición del sistema con el tiempo.

Comprender la Energía Libre de Gibbs ayuda a navegar las complejidades de las reacciones químicas y los procesos termodinámicos, proporcionando una base cuantitativa para las consideraciones de espontaneidad y equilibrio.