Qué es y cómo calcular la energía libre de Gibbs con ejemplo

La Energía Libre de Gibbs (ΔG) es un concepto fundamental en la termodinámica, especialmente en el estudio de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio. La energía libre de Gibbs permite predecir la dirección de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio y determinar la viabilidad de una reacción. 

La espontaneidad está relacionada con la tendencia natural de un sistema a
disminuir su dispersión de enemiga o materia

La Energía Libre de Gibbs es la diferencia entre la energía interna (U) y la energía potencial (V) de un sistema, y la suma de las energías de los sistemas y de los productos de las presiones y volúmenes de los sistemas y productos, respectivamente. Matemáticamente, se expresa como:

$$\mathrm{\Delta }G=\mathrm{\Delta }U+\mathrm{\Delta }(PV)-T\mathrm{\Delta }S$$

Donde ΔU es la variación de la energía interna, Δ(PV) es la variación del producto de la presión y el volumen, T es la temperatura y ΔS es la variación del estado de entropía.Para calcular la energía libre de Gibbs, siga estos pasos:

1. Determine la variación de la energía interna (ΔU) para el sistema y los productos.
2. Calcule la variación del producto de la presión y el volumen (Δ(PV)) para el sistema y los productos.
3. Determine la variación del estado de entropía (ΔS) para el sistema y los productos.
4. Calcule la variación de la energía libre de Gibbs (ΔG) según la ecuación anterior.

Es importante tener en cuenta que la energía libre de Gibbs es una función de estado, lo que significa que su valor depende únicamente de la temperatura y la composición del sistema en equilibrio, y no de su historia termodinámica.

La energía libre de Gibbs es útil para predecir la dirección de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio, ya que la reacción se dirige hacia el lado con la menor energía libre de Gibbs. Además, la energía libre de Gibbs es una medida de la viabilidad de una reacción en condiciones de equilibrio, y podemos hacer las siguientes afirmaciones:

                        Si ΔG<0 el proceso es espontáneo

                     Si ΔG>0 el proceso no es espontáneo

                     Si ΔG=0 el sistema se encuentra en equilibrio

Es importante recordar que la energía libre de Gibbs es una cantidad aditiva, lo que significa que la energía libre de Gibbs de un sistema compuesto es la suma de las energías libres de Gibbs de sus componentes.

Veamos un ejemplo de cómo se puede calcular la energía libre de Gibbs en una reacción química:

En este video realizo un ejercicio a manera de ejemplo del calculo de la energía libre. Espero esta información sea de utilidad en tu formación.