Hoogstwaarschijnlijk zijn de eerste chemische reacties die je op school hebt gevolgd in één richting gegaan; bijvoorbeeld, azijn gegoten in baking soda om een ​​"vulkaan" te maken. In werkelijkheid moeten de meeste reacties worden geïllustreerd met een pijl in elke richting, wat betekent dat de reactie beide kanten op kan. Het vaststellen van de Gibbs vrije energie van een systeem biedt een manier om te bepalen of één pijl veel groter is dan de andere; d.w.z. gaat de reactie bijna altijd in één richting, of zijn ze beide dicht bij dezelfde grootte? In het laatste geval is de reactie net zo goed als de eene kant opgaan. De drie kritische factoren bij het berekenen van de Gibbs-vrije energie zijn enthalpie, entropie en temperatuur.

Enthalpy

Enthalpie is een maat voor hoeveel energie er in een systeem zit. Een primaire component van enthalpie is interne energie, of de energie van de willekeurige beweging van moleculen. Enthalpy is noch de potentiële energie van moleculaire bindingen noch de kinetische energie van een bewegend systeem. De moleculen in een vaste stof bewegen veel minder dan die van een gas, dus de vaste stof heeft minder enthalpie. De andere factoren bij het berekenen van de enthalpie zijn de druk en het volume van het systeem, die het belangrijkst zijn in een gassysteem. Enthalphy is veranderd als je aan een systeem werkt, of als je warmte en /of materie toevoegt of verwijdert.

Entropy

Je kunt entropie zien als een maat voor de thermische energie van een systeem of als een maat voor de stoornis van het systeem. Om te zien hoe de twee verwant zijn, denk aan een glas water dat bevriest. Wanneer je warmte-energie uit het water haalt, raken de moleculen die vrij en willekeurig bewegen vast in een vast en zeer geordend ijskristal. In dit geval was de verandering in entropie voor het systeem negatief; het werd minder ongeordend. Op het niveau van het universum neemt entropie altijd toe.

Relatie tot temperatuur

Enthalpie en entropie worden beïnvloed door temperatuur. Als u warmte aan het systeem toevoegt, verhoogt u zowel entropie als enthalpie. Temperatuur wordt ook opgenomen als een onafhankelijke factor bij het berekenen van de vrije energie van Gibbs. U berekent de verandering in de vrije energie van Gibbs door de temperatuur te vermenigvuldigen met de entropieverandering en het product af te trekken van de verandering in enthalpie voor het systeem. Hieruit kun je zien dat de temperatuur de Gibbs-vrije energie dramatisch kan veranderen.

Relevantie in chemische reacties

De Gibbs-vrije energie kunnen berekenen is belangrijk omdat je deze kunt gebruiken om te bepalen hoe waarschijnlijk zal er een reactie optreden. Negatieve enthalpie en positieve entropie begunstigen een toekomstige reactie. Positieve enthalpie en negatieve entropie zijn geen voorstander van een toekomstige reactie; deze reacties gaan in omgekeerde richting, ongeacht de temperatuur. Wanneer een factor de reactie bevordert en de andere niet, bepaalt de temperatuur in welke richting de reactie zal gaan. Als de verandering in Gibbs vrije energie negatief is, zal de reactie vooruit gaan; als het positief is, gaat het achteruit. Als het nul is, is de reactie in evenwicht.