Kemian alkuaikoina kemikot käyttivät termiä "affiniteetti" kuvaamaan kemiallisista reaktioista vastaavaa voimaa. Nykyaikana affiniteettia kutsutaan Gibbsin vapaaksi energiaksi.
Määritelmä
Gibbs ilmaista energiaa on mitta palautettavissa olevasta tai maksimaalisesta työstä, jonka järjestelmä voi tehdä vakiona lämpötilassa ja paineessa. Se on termodynaaminen ominaisuus, jonka Josiah Willard Gibbs määritteli vuonna 1876 ennustamaan tapahtuuko prosessi spontaanisti jatkuvassa lämpötilassa ja paineessa. Gibbs vapaa energia G on määritelty
G = H-TS
missä H, Tja S ovat entalpia, lämpötila ja entropia. SI Gibbsin energian yksikkö on kilojoule.
Muutokset Gibbsin vapaassa energiassa G vastaavat prosessien vapaan energian muutoksia jatkuvassa lämpötilassa ja paineessa. Gibbs-vapaan energian muutoksen muutos on suurin paisumaton työ, jota näissä olosuhteissa voidaan saada suljetussa järjestelmässä; AG on negatiivinen spontaanit prosessit, positiivinen ei-spontaanit prosessit, ja nolla tasapainoprosesseissa.
Gibbsin vapaa energia tunnetaan myös nimellä (G), Gibbsin vapaa energia, Gibbsin energia tai Gibbs-toiminto. Joskus termiä "vapaa entalpia" käytetään erottamaan se Helmholtzin vapaasta energiasta.
- terminologia, jota suositellaan Puhtaan ja sovelletun kemian kansainvälinen liitto (IUPAC) on Gibbs-energia tai Gibbs-toiminto.
Positiivinen ja negatiivinen vapaa energia
Gibbsin energia-arvon merkkiä voidaan käyttää määritettäessä eteneekö kemiallinen reaktio spontaanisti vai ei. Jos merkki AG on positiivinen, reaktion tapahtumiseksi on syötettävä lisäenergiaa. Jos merkki AG on negatiivinen, reaktio on termodynaamisesti suotuisa ja tapahtuu spontaanisti.
Vain siksi, että reaktio tapahtuu spontaanisti, ei tarkoita, että se tapahtuu nopeasti. Ruoste (rautaoksidi) muodostuu raudasta spontaanisti, mutta tapahtuu kuitenkin liian hitaasti tarkkailemiseksi. Reaktio:
C(S)timantti- → C(S)grafiitti
on myös negatiivinen AG 25 ° C: n lämpötilassa ja 1 ilmakehässä, timantit eivät kuitenkaan näytä muuttuvan itsestään grafiitiksi.