ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

A fin de determinar la espontaneidad de una reacción de forma directa, se utiliza una función termodinámica denominada energía libre de Gibbs (G), que es la energía libre disponible para realizar un trabajo.

G=H−TS

El cambio de energía libre (∆ G) de un sistema para u proceso a temperatura constante es:

∆ G=∆ H−T ∆ S

Y a condiciones estándar, es decir, a 25°C (o 298°K) es:

∆ G °=∆ H °−T ∆ S°

Así, si en una reacción particular se libera energía útil (es decir si su ∆ G es negativo), esto garantiza que la reacción es espontanea. Por lo que es posible resumir las condiciones para la espontaneidad y el equilibrio a temperatura y presión constantes en términos de ∆ G, como sigue:

A+B →C+D ∆G<0 (reacción espontanea )

A+B ←C+D ∆G>0 (reacción noespontanea )

A+B ↔C+D ∆G=0 (reacción enequilibrio )

Ejemplo: Calcule el cambio de energía libre estándar (∆ G °) para la siguiente reacción a 25°C.

CaCO3 (s)↔Ca O(s )+CO2(g )

Con datos obtenidos de tabla, primero calculamos ∆ H ° y ∆ S°, para la reacción a 25°C:

∆ H °=[ ∆ H ° f (CaO )+∆ H ° f ( CO2 ) ]−[∆ H °f (C aC O3 ) ]∆ H °=[ (−635.6KJ /mol )+(−393.5KJ /mol ) ]− [(−1206.9KJ /mol ) ]

∆ H °=177.8KJ /mol

∆ S°=[ S° f (CaO )+S°f (CO2 ) ]− [S° f (CaCO3 ) ]∆ S°= [ (39.8 J /K .mol )+ (213.6 J /K .mol ) ]−[ (92 .9J /K .mol ) ]

∆ S°=160.5 J /K .mol

Reemplazamos en la ecuación: ∆ G °=∆ H °−T ∆ S°

∆ G °= {177.8KJ /mol−[(298 ° K )160.5J /K .mol ] }× 1KJ1000J

∆ G °=130.0KJ /mol

Debido a que ∆ G °es una cantidad positiva grande, concluimos que la reacción no favorece a la formación de producto a 25°C (o 298°K), es decir, la reacción es no espontanea.