Gibbsning erkin energiyasi va spontanlik

Gibbsning erkin energiyasi va spontanlik (oʻz-oʻzidan sodir boʻlish)
Termodinamikaning ikkinchi qonuni qanday qilib jarayon oʻz-oʻzidan sodir boʻlish yoki boʻlmasligini aniqlashga yordam beradi va Gibbs erkin energiyasining oʻzgarishidan foydalanib reaksiya oʻz-oʻzidan oʻngga yoki chapga siljiydimi, yoʻqmi (muvozanatdami!) aytib beradi. 

• 
  Termodinamikaning ikkinchi qonuniga koʻra borliqning entropiyasi spontan (oʻz-oʻzidan sodir boʻladigan) jarayonlar natijasida doimiy ravishda oshib boradiΔSborliq​=ΔSsistema​+ΔSatrof-muhit​>0
  
• 
  Oʻzgarmas bosim va haroratda Gibbs erkin energiyasining oʻzgarishi ΔG=ΔH−TΔS formula bilan aniqlanadi.
  
• 
  ΔG manfiy boʻlsa, jarayon oʻz-oʻzidan boradi va ekzergonik deb ataladi.
  
• 
  Spontan jarayonlar haroratga bogʻliq boʻladi.
  

Spontan (oʻz-oʻzidan sodir boʻladigan) jarayonlar

Kimyoda oʻz-oʻzidan boradigan jarayonlar tashqi muhitdan energiya olmasdan sodir boʻladi. Spontan jarayonlar tez yoki sekin borishi mumkin, chunki spontanlikning (oʻz-oʻzidan sodir boʻlish) kinetikasi yoki reaksiya tezligi yoʻq. Klassik misol sifatida quyidagi reaksiyani keltirishimiz mumkin: olmos shaklidagi uglerodning grafitga aylanish jarayoni
C(q,olmos)→C(q,grafit)
Bu reaksiya shunchalik uzoq davom etadiki, odamlarning odatiy vaqt hisobi bilan aniqlab boʻlmaydi, shuning uchun “olmos abadiydir” deyishadi. Agar biz yetarlicha uzoq kutishimiz mumkin boʻlganda edi, biz olmos shaklidagi uglerodning yanada barqaror, ammo kamroq yorqin, grafit shakliga aylanishini koʻrishimiz mumkin boʻlardi.
Yodda tutish kerak boʻlgan yana bir narsa, spontan jarayonlar ekzotermik yoki endotermik boʻlishi mumkin. Bu esa spontan jarayonlarning entalpiya oʻzgarishi  ΔH bilan bogʻliq emasligini taʼkidlashning yana bir usulidir.
[Endotermik spontan reaksiyalarga nima misol boʻla oladi?]

Jarayon oʻz-oʻzidan sodir boʻlishini qanday bilamiz? Qisqa, ammo biroz murakkab javob: biz termodinamikaning ikkinchi qonunini qoʻllashimiz mumkin. Termodinamikaning ikkinchi qonuniga koʻra har qanday oʻz-oʻzidan sodir boʻladigan jarayon borliqdagi entropiyasini orttirishi kerak. Buni matematik tarzda quyidagicha ifodalash mumkin:

ΔSborliq​=ΔSsistema​+ΔSatrof-muhit​>0 Spontan jarayonlar uchun
Ajoyib! Shunday qilib, biz butun borliqning entropiyasi oʻzgarishini oʻlchashimiz kerak, toʻgʻrimi? Baxtga qarshi, yuqorida koʻrsatilgan usulda ikkinchi qonunni amalda qoʻllashda biroz noqulayliklar boʻlishi mumkin. Dastlab kimyogarlar uzoq vaqt stakandagi kimyoviy reaksiya ketganda sistemaning oʻzgarishi bilan qiziqishgan. Haqiqatan ham biz butun olamni oʻrganishimiz kerakmi? (Bu kimyogarlar dangasa yoki boshqa degani emas, lekin biz buni qanday qilishimiz mumkin?)
Yaxshiyamki, kimyogarlar borliqning entropiya oʻzgarishini Gibbs erkin energiyasi deb nomlangan yangi termodinamik qiymatni aniqlash va qoʻllash orqali topishlari mumkin.

Gibbsning erkin energiyasi va spontanlik (oʻz-oʻzidan sodir boʻlish)

Jarayon doimiy harorat T va doimiy bosimda  P borsa, biz termodinamikaning ikkinchi qonuniga biroz oʻzgartirish kiritib, Gibbsning erkin energiyasi deb nomlanadigan yangi kattalikni topishimiz mumkin:
Gibbsning erkin energiyasi=G=H−TS

bu yerda H entalpiya,  T temperatura (kelvinda,  K va S, entropiya. Gibbsning erkin energiyasi G harfi bilan belgilanadi va oʻlchov birligi  {kJ}t{mol-reak}}mol-reakkJ​start fraction, start text, k, J, end text, divided by, start text, m, o, l, negative, r, e, a, k, end text, end fraction. 
[Shoshilmang, biz bu tenglamani qayerdan oldik?]
[Mol-reaksiya nima?]