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Química – Energía libre de Gibbs: ¿mínimo o cero?

Después de de esta extensa compilación de datos solucionamos esta aprieto que tienen muchos los usuarios. Te dejamos la solución y nuestro deseo es serte de gran apoyo.

Solución:

Solución 1:

Creo que su pregunta realmente surge de cierta confusión sobre lo que $Delta G$ representa. En general, $Delta X$ para una cantidad termodinámica $X$ es el cambio de $X$ a lo largo de algún proceso. Podrías dejarlo claro escribiendo $Delta G(textArightarrowtextB)$ donde A y B son estados antes y después. (Notaremos que, en el caso general, $Delta X$ depende del camino que se tome de A a B, lo que hace que esta notación sea impropia. Si $X$ es una función del estado, sin embargo, está listo para comenzar).

Sin embargo, en la ecuación que cita:

$$Delta G = Delta G^0 + RT ln Q$$

la $Delta G$ es un energía libre de reacción y por lo tanto debe ser denotado $Delta_mathrm r G$siendo la ecuación correcta:

$$Delta_mathrm r G = Delta_mathrm r G^0 + RT ln Q$$

La energía libre de reacción se define como $Delta_mathrm r G = G_textproductos – G_textreactivos$.


Por lo tanto, este $Delta_mathrm r G$ no es la variación de $G$ sobre toda la reacción, que sería la $Delta G$ del sistema entre el inicio de la reacción y el equilibrio.


PD: Creo que este enlace es el recurso en línea que encontré con el uso y la explicación más claros de las notaciones. ¡Las notaciones son importantes en termodinámica!

Solución 2:

La energía libre de Gibbs es una medida de cuánto “potencial” le queda a una reacción para hacer un “algo” neto. Entonces, si la energía libre es cero, entonces la reacción está en equilibrio y no se puede realizar más trabajo.

Puede ser más fácil ver esto usando una forma alternativa de la energía libre de Gibbs, como $Delta G = -TDelta S$.


Solución 3:

Podría ser útil si definiéramos los cambios en la energía libre en estas ecuaciones de una manera más precisa. Consideremos una reacción de gas ideal.

$Delta G^circ$ es el cambio en energía libre para la transición entre los siguientes dos estados de equilibrio termodinámico:

Estado 1: Reactivos puros (en recipientes separados) en proporciones estequiométricas a 1 atm de presión y temperatura T

Estado 2: Productos puros (en recipientes separados) en proporciones estequiométricas correspondientes a 1 atm de presión y temperatura T

Para medir directamente $Delta G^circ$, uno tendría que imaginar un camino reversible para pasar del estado 1 al estado 2 y determinar $Delta G^circ$ para ese camino. Este camino podría implicar el uso de depósitos de temperatura constante y membranas semipermeables.

$Delta G$ es el cambio en energía libre para la transición entre los siguientes dos estados de equilibrio termodinámico:

Estado 1: Reactivos puros (en recipientes separados) en proporciones estequiométricas a las presiones y temperaturas especificadas T

Estado 2: Productos puros (en recipientes separados) en proporciones estequiométricas correspondientes a las presiones y temperaturas especificadas T

Si las presiones especificadas corresponden a las presiones parciales de los gases en una mezcla de reacción en equilibrio, entonces $Delta G = 0$. Para pequeñas excursiones de las presiones parciales de los valores de equilibrio, $Delta G$ aumentará a medida que aumenten los cuadrados de las presiones parciales. Eso es lo que queremos decir cuando decimos que está como mínimo en el equilibrio.

Para medir directamente $Delta G$, habría que idear un camino reversible para pasar del estado 1 al estado 2 y determinar $Delta G$ para ese camino. Este camino podría involucrar el uso de depósitos de temperatura constante, pequeños pesos que se agregarán o quitarán de un pistón y membranas semipermeables.


Solución 4:

Supongo que estás confundido entre $∆G$ y $G$. Una vez logrado el equilibrio, $∆G$ es de hecho cero, ya que no es posible una mayor reducción de la energía libre (manteniendo las condiciones intactas). Lo que esto también significa es que $G$ es mínimo.

A lo largo de la reacción, $∆G$ habrá sido negativa hasta que se alcance el equilibrio. Esto significa que la energía libre seguirá reduciéndose hasta que no sea posible más reducción. Esto indica que $G$ es mínimo, ya que $∆G$ es cero, es decir, el valor de $G$ en equilibrio no se puede disminuir más.

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