En termodinámica, la energía libre de Gibbs también se conoce como entalpía libre, que es un potencial termodinámico que se puede usar para calcular el trabajo máximo reversible que un sistema termodinámico puede realizar a temperatura y presión constantes (isotérmica, isobárica).
Al igual que en la mecánica, donde la reducción de la energía potencial se define como el trabajo máximo que se puede realizar, los diferentes potenciales tienen diferentes significados. La caída de energía libre de Gibbs (julios en unidades internacionales) es la cantidad máxima de trabajo de no expansión que se puede extraer de un sistema termodinámico cerrado; este máximo sólo puede lograrse en un proceso completamente reversible.
Cuando un sistema cambia reversiblemente de su estado inicial a su estado final, la reducción de la energía libre de Gibbs equivale al trabajo realizado por el sistema en su entorno, reducido por el trabajo de la fuerza de presión.
La energía libre de Gibbs se denota por G y se expresa en la ecuación G = H - TS.
Ecuación de Gibbs Helmholtz:
ΔG = ΔH - TΔS
Esta ecuación es muy útil para predecir la espontaneidad de un proceso.
(i) Si ∆G es negativo, el proceso es espontáneo
(ii) Si ∆G es positivo, el proceso no es espontáneo
(iii) Si es igual a cero, el proceso está en equilibrio.
(Lea también: Conociendo la ley de Boyle)
La energía libre de Gibbs, originalmente llamada energía disponible, fue desarrollada en 1870 por el científico estadounidense Josiah Willard Gibbs. En 1873, Gibbs describió esta "energía disponible" como:
"La mayor cantidad de trabajo mecánico que se puede obtener de una sustancia en una cierta cantidad en un estado inicial dado, sin aumentar la cantidad de volumen o permitir que el calor fluya hacia o desde el exterior del objeto, excepto en los procesos de cierre que permanecen en su estado inicial".
El estado inicial de la materia, según Gibbs, debería ser tal que "se pueda hacer que los objetos pasen desde el estado de liberación de energía mediante un proceso reversible".
Equilibrio y energía libre de Gibbs
Δ r GƟ = Δ r HƟ - TΔ r SƟ = −2.303RTlogK
Dónde:
K es la constante de equilibrio
R es la constante del gas
T es la temperatura
Para una reacción endotérmica fuerte, el valor de Δ r HƟ es grande y positivo. Para este valor, la reacción K será mucho menor que 1 y la reacción formará un producto.
Para una reacción endotérmica fuerte, el valor de Δ r HƟ es grande y negativo. Para tal reacción, el valor K sería mayor que 1.
