吉布斯自由能

再論化學平衡與吉布斯自由能

論化學平衡(Chemical Equilibrium)與吉布斯自由能(Gibbs Free Energy)
臺北縣立三民高級中學化學科林秀蓁老師/國立臺灣大學陳藹然博士責任編輯

一個化學反應會不會自發(Spontaneous)進行,對科學家甚至普羅大眾而言是一件非常重要的事。根據熱力學第二定律(Second law of thermodynamics),每一個自發性反應均伴隨著亂度的增加,即是 $$S_{universe}=S_{system}+S_{surrounding}>0$$。環境的亂度 $$(S_{surrounding})$$ 很難定量,維拉德吉布斯(J.W. Gibbs, 1839 – 1903)提出自由能(Free energy)的觀念,利用自由能來判斷反應是否具有自發性。

化學平衡(二):吉布斯自由能

化學平衡(Chemical Equilibrium)(二):吉布斯自由能(Gibbs Free Energy)
臺北縣立三民高級中學化學科林秀蓁老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

熱力學(thermodynamics)是研究物理與化學變化所產生能量變化的一門學科,主要說明反應在所予的條件下,是否具有自然發生的傾向,但並不考慮其反應的速率與機制;例如由鑽石變成石墨屬於自發性反應但其速率很慢,在常溫常壓下並無法察覺其變化。

自然界的變化傾向於最低能量與最大亂度,一般而言溫度升高將使亂度增大,此亂度增加的傾向卻違反傾向最低能量的趨勢,故達平衡狀態是代表最大亂度與最低能量傾向的妥協。