Gibbsova volná energie
Gibbsova volná energie (označovaná jako G )
je termodynamická veličina, která je klíčová pro určování spontánnosti chemických reakcí. Je definována jako:
G = H - TS
kde:
H je entalpie systému (celkový tepelný obsah),
T je teplota v kelvinech,
S je entropie systému (míra neuspořádanosti).
Klíčové body:
- Spontánnost reakcí:
Gibbsova volná energie nám říká, zda chemická reakce proběhne spontánně při konstantní teplotě a tlaku. Pokud je změna Gibbsovy volné energie (ΔG\Delta GΔG) negativní, reakce je spontánní.
Pokud je ΔG\Delta GΔG pozitivní, reakce není spontánní a vyžaduje přísun energie.
- Výpočet ΔG\Delta GΔG:
Pro reakci platí: ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T \Delta SΔG=ΔH−TΔS
Kde ΔH\Delta HΔH je změna entalpie a ΔS\Delta SΔS je změna entropie.
- Rovnovážný stav:
V rovnovážném stavu je ΔG=0\Delta G = 0ΔG=0, což znamená, že reakce je v rovnováze a neprobíhá žádný čistý přenos energie mezi reaktanty a produkty.
- Aplikace ve fotokatalýze:
Ve fotokatalýze, stejně jako v jiných chemických procesech, Gibbsova volná energie určuje, zda fotokatalytická reakce (například rozklad organických znečišťujících látek na povrchu TiO₂ pod UV světlem) proběhne spontánně.
Shrnutí:
Gibbsova volná energie je základní koncept v chemii a termodynamice, který pomáhá předpovídat, zda chemické reakce proběhnou spontánně. V kontextu fotokatalýzy může pomoci pochopit, jaké podmínky (teplota, tlak) jsou potřebné pro efektivní průběh reakcí na katalyzátoru.
Pokud máte další dotazy nebo potřebujete konkrétní příklady, neváhejte se zeptat.