¿Qué es la energía libre de Gibbs?

Escrito por Eri Luxton ; última actualización: February 01, 2018
La energía lilbre de Gibbs predice si una reacción química ocurrirá de forma espontánea.

La energía libre de Gibbs se usa en química para describir si una reacción ocurrirá de forma espontánea o no. Podemos basarnos en dos cosas para calcular la energía libre de Gibbs: el incremento o decremento de la entropía asociada con la reacción, y la cantidad de calor requerida o liberada por la misma, también conocida como cambio en la entalpía.

Entropía

Un cubo de hielo que se derrite incrementa su entropía.

La entropía, definida como la medida del desorden del universo, debe incrementarse para que una reacción sea favorable. La ecuación de la energía libre de Gibs denota el cambio de entropía como "delta S", a veces escrito como un triángulo, por la forma de la letra griega delta mayúscula, y a veces como una D. De acuerdo con la Universidad del Estado de Nuevo México, la entropía se incrementa en cualquier reacción en la que un sólido se convierta en líquido, o un líquido en un gas. También se incrementa en cualquier reacción en donde el número total de moléculas es mayor al final que al comienzo. Esto hace que el valor de delta S sea positivo para este tipo de reacciones.

Entalpía

El cambio en la entalpía, conocida como delta H, nos dice si la reacción absorberá o liberará calor. La Universidad Davis de California describe a la entalpía como la cantidad de energía almacenada en los productos y reactivos, y da la ecuación general como (delta H de productos) - (delta H de reactivos), o sea, el total de energía almacenada en los productos menos el total de energía almacenada en los reactivos. Estos valores para los reactivos y productos también se conocen como entalpías de formación.

Endotérmico y exotérmico

Una reacción endotérmica necesita de calor para ocurrir.

Si la entalpía de los productos es mayor que la de los reactivos, ésto significa que el producto tiene más energía, y que por lo tanto, se debe añadir energía para que ocurra la reacción. Un delta H positivo denota una reacción endotérmica (que absorbe calor). De manera similar, los productos que tienen menos energía que los reactivos implican que se ha escapado energía durante la reacción, de modo que una variación de entalpía negativa describe una reacción exotérmica (que libera calor). El Dr. Mike Blaber de la Universidad del Estado de Florida asevera que las reacciones endotérmicas "se sienten frías", mientras que las reacciones exotérmicas "se sienten calientes".

Cálculos

La Universidad Purdue da la ecuación de la energía libre de Gibbs como "delta G = delta H - T. delta S". La temperatura en Kelvins aparece en la ecuación para considerar la cantidad de energía en el entorno. Como regla general, una variación de entalpía negativa (exotérmica) y una variación de entropía positiva (aumento de entropía) dan un valor de delta G negativo, lo cual significa que la reacción se producirá de forma espontánea. Un valor de delta H positivo (endotérmico) y un valor de delta S negativo (disminución de la entropía) da un valor de delta G positivo, lo cual significa que la reacción no se produce de forma espontánea.

Consejos

Estos diamantes se convertirán espontáneamente en grafito, pero no en el corto plazo.

Los valores de delta H y delta S que tienen el mismo signo no se pueden predecir en términos de una reacción espontánea o no, de modo que en estos casos, debes usar la ecuación para calcular la energía libre de Gibbs de la reacción. No todas las reacciones espontáneas ocurren rápida o inmediatamente, de modo que no te confundas la termodinámica (energía libre de Gibbs) con la cinética de la reacción (su velocidad). Por ejemplo: la reacción de la descomposición del diamante en grafito, de acuerdo con la Universidad de Washington, toma lugar de manera espontánea debido a su energía libre de Gibbs, pero ésto ocurre muy lentamente, de modo que no puede observarse en el plazo de la vida humana.

Sobre el autor

Eri Luxton holds a B.A. in liberal arts, an M.F.A. in creative writing, a first aid certification and a biomedical ethics certificate. She has worked as an English teacher overseas and as a local volunteer in first aid and in technology troubleshooting. Luxton mentors students in chemistry and physics while studying toward a pre-health sciences degree.

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