गिब्स ऊर्जा एवं स्वतः प्रवर्तिता

परिभाषा

गिब्स मुक्त ऊर्जा (G) एक थर्मोडायनामिक क्षमता है जो एक प्रणाली की एन्थैल्पी (H) और एन्ट्रॉपी (S) दोनों को जोड़ती है ताकि यह अनुमान लगाया जा सके कि किसी दिए गए ताप और दाब पर रासायनिक अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित या स्वतः अप्रवर्तित होगी। गिब्स मुक्त ऊर्जा को समीकरण द्वारा परिभाषित किया गया है:

${\ce {G = H - TS}}$

स्वतः प्रवर्तिता: ΔG का चिह्न (गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन) एक अभिक्रिया की स्वतः प्रवर्तिता निर्धारित करता है:

यदि ΔG < 0, तो उस तापमान और दबाव पर अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तिता: होती है।

यदि ΔG > 0, तो अभिक्रिया उस तापमान और दबाव पर स्वतः अप्रवर्तित है।

यदि ΔG = 0 है, तो अभिक्रिया साम्यावस्था पर है।

मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा (ΔG°)

मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG°) मानक परिस्थितियों के तहत अभिक्रिया के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन है, जिसमें सामान्यतः 298 K (25°C) का ताप और दबाव शामिल होता है। 1 वायुमंडल (1 atm )। ΔG° मानक स्थितियों में अभिक्रिया की सहजता निर्धारित करने में मदद करता है।

साम्यावस्था के साथ संबंध

साम्यावस्था पर, ΔG = 0, यह दर्शाता है कि अग्र और पश्च की अभिक्रियाएं समान दर पर होती हैं। इसलिए, एक अभिक्रिया के लिए साम्यावस्था स्थिरांक (K) समीकरण द्वारा ΔG से संबंधित है:

ΔG = -RT ln(K)

कहाँ:

R गैस स्थिरांक है (8.314 J/mol·K या 0.0821 L·atm/mol·K)।

T केल्विन में पूर्ण तापमान है।

ΔG और स्वतः प्रवर्तिता

स्वतः प्रवर्तिता का निर्धारण करने में एक अन्य महत्वपूर्ण कारक एक अभिक्रिया का गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) है। ΔG और स्वतः प्रवर्तिता के बीच संबंध निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित है:

ΔG = ΔH - TΔS

जहाँ:

ΔG = गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन

ΔH = प्रणाली की एन्थैल्पी में परिवर्तन

T = केल्विन में ताप

ΔS = एन्ट्रापी में परिवर्तन

यदि ΔG ऋणात्मक है (ΔG < 0), तो उस तापमान पर अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित होती है।

यदि ΔG धनात्मक है (ΔG > 0), तो उस तापमान पर अभिक्रिया स्वतः अप्रवर्तित है। यदि ΔG शून्य है (ΔG = 0), तो अभिक्रिया साम्यावस्था पर है।

अभ्यास प्रश्न

• मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा (ΔG°) का सूत्र क्या है?
• ΔG और स्वतः प्रवर्तिता से आप क्या समझते हैं?
• साम्यावस्था पर ΔG का मान क्या है?