Energía libre de Gibbs (I) La energía libre de Gibbs, G, permite evaluar la espontaneidad de un proceso sin tener en cuenta la variación de entropía del entorno. Se define como: T = temperatura absoluta H = entalpía S = entropía G = H – T·S Es una función de estado porque sólo depende de los estados inicial y final del sistema. Cuando un sistema experimenta un cambio a temperatura y presión constantes se puede determinar la espontaneidad del proceso evaluando el cambio de G: Original: p0516 Gr = Hr - T Sr
Energía libre de Gibbs (II) Para una reacción química : Gr = Gproductos - Greactivos Si Gr < 0 la reacción es espontánea Si Gr 0 la reacción inversa es espontánea Original: p0517 Si Gr = 0 el sistema está en equilibrio
Energía libre y tipos de reacciones G = H – T·S Reacciones exotérmicas (H < 0) con aumento de desorden (S > 0) H < 0 - T·S < 0 G < 0 a cualquier temperatura, reacción siempre espontánea. Reacciones endotérmicas (H > 0) con aumento de desorden (S > 0) H > 0 - T·S < 0 reacción espontánea a temperaturas altas. Reacciones exotérmicas (H < 0) con aumento de orden (S < 0) H < 0 - T·S > 0 reacción espontánea a temperaturas bajas. Reacciones endotérmicas (H > 0) con aumento de orden (S < 0) H > 0 - T·S > 0 ΔG > 0 a cualquier temperatura, reacción no espontánea. Original: p0518
Aplicación de la energía libre de Gibbs Halla a qué temperatura es espontánea la siguiente reacción, sabiendo que: Ho = 178,2 kJ y So = 0,1610 kJ CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g) Solución: El término entrópico -TS < 0 favorece la espontaneidad de la reacción, mientras que el entálpico H > 0 la desfavorece. La temperatura a la cual ambos términos se igualan es: Original: p0519 Go = Ho – T·So = 0 Por tanto a 1107 K (834 ºC) la reacción está en equilibrio, a 105 Pa de presión. A temperaturas mayores el término entrópico -TS domina sobre el término entálpico H, de modo que el valor de la energía libre es G < 0, y la reacción es espontánea.