Introduction à l’énergie libre de Gibbs

L’énergie libre de Gibbs est une grandeur thermodynamique très importante pour l’étude des systèmes chimiques. Elle est souvent utilisée pour déterminer si une réaction chimique est spontanée ou non. L’énergie libre de Gibbs est également appelée enthalpie libre ou potentiel de Gibbs. Elle est définie comme la quantité d’énergie disponible pour effectuer un travail utile à température et pression constantes.

Définition et calcul de l’énergie libre de Gibbs

L’énergie libre de Gibbs est calculée à partir de l’enthalpie de réaction et de l’entropie de réaction. L’enthalpie de réaction est la quantité de chaleur échangée lors d’une réaction chimique à pression constante. L’entropie de réaction est la mesure du désordre ou de l’entropie du système avant et après la réaction. L’énergie libre de Gibbs est alors calculée en utilisant la formule ΔG = ΔH – TΔS, où ΔH est l’enthalpie de réaction, ΔS est l’entropie de réaction et T est la température absolue.

Utilisation de l’énergie libre de Gibbs en thermodynamique

L’énergie libre de Gibbs est une grandeur importante en thermodynamique car elle permet de déterminer si une réaction chimique est spontanée ou non. Si ΔG est négatif, la réaction est spontanée et libère de l’énergie. Si ΔG est positif, la réaction n’est pas spontanée et nécessite de l’énergie pour se produire. Si ΔG est nul, la réaction est à l’équilibre. L’énergie libre de Gibbs est également utilisée pour déterminer la constante d’équilibre d’une réaction chimique.

Exemples d’application de l’énergie libre de Gibbs

L’énergie libre de Gibbs peut être utilisée pour prédire la direction d’une réaction chimique. Par exemple, la combustion du méthane est une réaction spontanée car elle libère de l’énergie et ΔG est négatif. En revanche, la réaction de la formation du méthane à partir de dioxyde de carbone et d’hydrogène n’est pas spontanée car elle nécessite de l’énergie et ΔG est positif. L’énergie libre de Gibbs peut également être utilisée pour déterminer la solubilité d’un solide dans un solvant. Si ΔG est négatif, la dissolution est spontanée et le solide est soluble dans le solvant. Si ΔG est positif, la dissolution n’est pas spontanée et le solide est peu soluble voire insoluble dans le solvant.