ギブズ自由エネルギー計算機

ギブズ自由エネルギーは、エンタルピー、エントロピー、温度を組み合わせ、一定温度・一定圧力における熱力学的な進行方向の基準としたものです。その変化 ΔG は、想定した過程が指定条件で有利かどうかを示します。負なら正方向が有利、正なら逆方向が有利で、零は平衡に対応します。有利であることと速いことは同じではありません。強く有利な反応でも、適切な経路がなければ観測できないほど遅く進むことがあります。 よく使われる関係式は ΔG = ΔH − TΔS です。ΔH は定圧下で吸収または放出される熱、ΔS はエネルギーの分散や取り得る状態の変化を表します。温度には絶対温度のケルビンを使う必要があります。この計算機はエンタルピーをキロジュール毎モル、エントロピーをジュール毎モル毎ケルビンで受け取るため、TΔS を千で割ってから差し引きます。この換算を明確にすると、よくある千倍の誤りを防げます。 標準ギブズ自由エネルギーは、ΔG° = −RT ln K により平衡定数とも結び付きます。K が一より大きいと標準ギブズ自由エネルギーは負となり、生成物側に偏る平衡を示します。一未満なら正となり、反応物側に偏る平衡を示します。対数は常用対数ではなく自然対数で、K は正でなければなりません。平衡定数と標準状態の定義が一致している場合に適用できます。 エンタルピーとエントロピーの効果は、打ち消し合うことも強め合うこともあります。理想化モデルでは、エントロピーが増加する発熱過程はすべての正の温度で有利です。エントロピーが減少する吸熱過程はすべての温度で不利です。両変化の符号が同じ場合、温度によって優勢な項が変わり、転換点が生じることがあります。相転移は身近な例で、融解は吸熱でも特定温度以上では有利になります。 計算される自発性は、入力状態と仮定に対する熱力学を表します。活性化エネルギー、触媒、反応機構、輸送の制限、非理想的な活量は考慮しません。標準値は通常、指定の標準状態と、多くの場合 298.15 K に対応します。基準温度から大きく離れて使用する場合は熱容量補正が必要になることがあります。化学の学習、反応の簡易検討、平衡の解釈、詳細なモデル化に先立つ単位を確認した見積もりに適しています。