אנרגיה חופשית של גיבס – הבדלי גרסאות

'''האנרגיה החופשית של גיבס''' (מסומנת כ -G) היא דרך לתיאור מידת ה[[עבודה (פיזיקה)|עבודה]] המקסימלית אשר ניתן להפיק ממערכת נתונה כאשר ה[[לחץ]] וה[[טמפרטורה]] קבועים. ניתן להתייחס לאנרגיה החופשית של גיבס גם כ[[פוטנציאלים תרמודינמיים|פוטנציאל]] אשר המשתנים הטבעיים שלו הם ה[[טמפרטורה]] וה[[לחץ]].<ref>{{הערה|שם=free|{{קישור כללי|כתובת=https://www.khanacademy.org/science/chemistry/thermodynamics-chemistry/gibbs-free-energy/a/gibbs-free-energy-and-spontaneity|כותרת=Gibbs free energy and spontaneity (article)|אתר=Khan Academy|שפה=en|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>}} כלומר, ניתן לתאר את מצב המערכת ואת השינויים הדרושים מבחינה אנרגטית בשביל להעביר את המערכת למצב אחר<ref>.{{קישור כלליהערה|כתובתשם=https://www.khanacademy.org/science/chemistry/thermodynamics-chemistry/gibbs-free-energy/a/gibbs-free-energy-and-spontaneity|כותרת=Gibbs free energy and spontaneity (article)|אתר=Khan Academy|שפה=en|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>. במילים אחרות – האנרגיה החופשית של גיבס היא [[פונקציה]] [[תרמודינמיקה|תרמודינמית]] המהווה מדד למידת הספונטניות של המערכת.<ref>{{קישור כללי|כתובת=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/helmholtz.html#c2|כותרת=Helmholtz and Gibbs Free Energies|אתר=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>

השינוי באנרגיה החופשית של גיבס מסומן בצורה ΔG.<ref>{{הערה|שם=sda|{{צ-מאמר|שם=The ScienceDirect accessibility journey: A case study|קישור=http://dx.doi.org/10.1002/leap.1142|כתב עת=Learned Publishing|שנת הוצאה=2018-01|עמ=69–76|כרך=31|doi=10.1002/leap.1142|מחבר=Ted Gies}}</ref>}}

בשנת 1873 פרסם [[ג'וסיה וילארד גיבס]] "שיטה לייצוג [[גאומטריה|גיאומטרי]] של המאפיינים התרמודינמיים של חומרים באמצעות משטחים", בה הוא שרטט את עקרונות המשוואה החדשה שלו שהצליחה לחזות או להעריך את הנטיות של תהליכים טבעיים שונים להתרחש כאשר גופים או מערכות מובאים במגע. על ידי לימוד האינטראקציות של [[הומוגניות (פיזיקה)|חומרים הומוגניים]] במגע, ועל ידי שימוש בגרף תלת מימדיממדי של "[[נפח]]-[[אנטרופיה]]-[[אנרגיה פנימית]]", גיבס הצליח לקבוע שלושה מצבי שיווי משקל: "בהכרח יציב", "ניטרלינייטרלי" ו"לא יציב", והאם יחולו שינויים או לא.<ref>{{צ-ספר|שם=On the equilibrium of heterogeneous substances : first [-second] part|קישור=http://dx.doi.org/10.5479/sil.421748.39088007099781|מו"ל=Published by the Academy|שנת הוצאה=1874|מקום הוצאה=[New Haven|מחבר=J. Willard Gibbs, John Tyndall}}</ref>

כאשר ההפרש גדול מאפס '''ΔG>0''', התגובה תיקרא לא ספונטנית – ובשביל לגרום לה לקרות, נצטרך להשקיע אנרגיה (ניתן לדמיין זאת כמים אשר נדרש לשאוב במעלה הר).<ref>{{קישור כלליהערה|כתובתשם=https://www.khanacademy.org/science/chemistry/thermodynamics-chemistry/gibbs-free-energy/a/gibbs-free-energy-and-spontaneity|כותרת=Gibbs free energy and spontaneity (article)|אתר=Khan Academy|שפה=en|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>{{ש}}

כאשר האנרגיה החופשית של גיבס שווה לאפס '''ΔG=0''', לא תהיה תגובה נטו. מצב זה נקרא מצב שיווי המשקל של המערכת (המים הגיעו לאגם במורדות ההר).<ref>{{קישור כללי|כתובת=http://dx.doi.org/10.1515/iupac.51.0285|הכותב=Victor Gold|כותרת=Gibbs Energy of Activation (Gibbs Free Energy of Activation)|אתר=IUPAC Standards Online|תאריך=2016-02-24|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>

ניתן לדמיין את האנרגיה כנהר זורם – בהגיעה לאגם עם סכר, האנרגיה תמשיך למלא את האגם (המערכת) אך המים ישארויישארו במקומם כל עוד הסכר גבוה מהמים. ברגע שהאנרגיה תיהיהתהיה גבוה מספיק – כלומר המים יעברו את גובה הסחר – הם ימשיכו לזרום במורד הנהר אל נקודה נמוכה יותר, נקודת שיווי המשקל האמיתית.

דוגמאדוגמה לתגובה ספונטנית אשר קורת בצורה כל כך איטית עד אשר איננו יכולים להבחין בה – היא הפיכתו של [[יהלום]] ל[[גרפיט]] – מדובר במעבר למצב יציב יותר אנרגטית ושבירת המיתוס כי "יהלומים הם לנצח".<ref>{{קישור כלליהערה|כתובתשם=https://www.khanacademy.org/science/chemistry/thermodynamics-chemistry/gibbs-free-energy/a/gibbs-free-energy-and-spontaneity|כותרת=Gibbs free energy and spontaneity (article)|אתר=Khan Academy|שפה=en|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>

השינוי באנרגיה החופשית של גיבס, ΔG, בתגובה הוא פרמטר שימושי מאוד. אפשר להתייחס אליו ככמות העבודה המקסימלית שניתן להשיג מתגובה בתנאים מסויימיםמסוימים. לדוגמה, [[גליקוליזה|בחמצון של גלוקוז]], השינוי באנרגיה החופשית של גיבס הוא ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. תגובה זו היא אחת מהתגובות העיקריות לייצור אנרגיה בתאים חיים .<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.khanacademy.org/science/chemistry/oxidation-reduction/electrochemistry-thermodynamics-and-equilibrium/v/free-energy-and-cell-potential|כותרת=Free energy and cell potential (video)|אתר=Khan Academy|שפה=en|תאריך_וידוא=2023-03-14}}</ref>{{ש}}

'''E''' = לפוטנציאל התא אשר נמדד ב[[וולט|בוולט]] – אשר שווה ערך ל[[ג'ול|ג'אול]] חלקיי [[קולון]].

'''n''' = למספר ה[[מול|מולים]]ים של ה[[אלקטרון|אלקטרונים]] אשר עוברים בתגובה.

'''F''' = לקבוע [[פאראדיי (יחידת מידה)|פארדיי]] שהוא קבוע המתאר את כמות המטען אשר יש לאלקטרון יחיד – ונמדד בקולון.