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ほとんどの場合、学校で勉強した最初の化学反応は一方向に移動しました。例えば、酢は重曹に注がれて「火山」を作ります。実際には、ほとんどの反応は、各方向を指す矢印で説明する必要があります。つまり、反応は双方向に進む可能性があります。システムのギブス自由エネルギーを確認すると、1つの矢印が他の矢印よりもはるかに大きいかどうかを判断できます。つまり、反応はほとんど常に一方向に進むのでしょうか、それとも両方とも同じサイズに近いのでしょうか？後者の場合、反応は他の方法と同じように進む可能性があります。ギブス自由エネルギーの計算における3つの重要な要素は、エンタルピー、エントロピー、および温度です。
エンタルピー
エンタルピーは、システムに含まれるエネルギー量の尺度です。エンタルピーの主な成分は、内部エネルギー、または分子のランダムな動きによるエネルギーです。エンタルピーは、分子結合の位置エネルギーでも運動系の運動エネルギーでもありません。固体内の分子の動きは気体の分子よりもはるかに小さいため、固体のエンタルピーは小さくなります。エンタルピーを計算する他の要因は、システムの圧力と体積であり、これはガスシステムで最も重要です。エンタルフィは、システムで作業するとき、または熱や物質を追加または削除すると変更されます。
エントロピー
エントロピーは、システムの熱エネルギーの尺度またはシステムの無秩序の尺度と考えることができます。この2つがどのように関連しているかを確認するには、凍る水の入ったコップについて考えます。水から熱エネルギーを奪うと、自由に移動していた分子は、固体で非常に秩序だった氷の結晶にランダムにロックされます。この場合、システムのエントロピーの変化は負でした。無秩序になりました。宇宙のレベルでは、エントロピーは常に増加しています。
温度との関係
エンタルピーとエントロピーは温度の影響を受けます。システムに熱を加えると、エントロピーとエンタルピーの両方が増加します。ギブスの自由エネルギーの計算では、温度も独立した要素として含まれます。ギブスの自由エネルギーの変化を計算するには、温度にエントロピーの変化を掛け、システムのエンタルピーの変化から製品を引きます。このことから、温度がギブスの自由エネルギーを劇的に変化させることがわかります。
化学反応の関連性
ギブスの自由エネルギーを計算できることは、反応が発生する可能性を判断するために使用できるため重要です。負のエンタルピーと正のエントロピーは、今後の反応を促進します。正のエンタルピーと負のエントロピーは、今後の反応を支持しません。これらの反応は、温度に関係なく、逆方向に進みます。 1つの要因が反応を優先し、他の要因が優先しない場合、温度が反応の進行方向を決定します。ギブス自由エネルギーの変化が負の場合、反応は進みます。正の場合、逆になります。ゼロの場合、反応は平衡状態です。