Gibbs erkin energiyasi, entalpiya va entropiya

Mavzu:Standart xolatdagi standart hosil bo’lish issiqligi haqidagi tushuncha.Gibbs energiyasini o’zgarishi va reaksiyaning yo’nalishi.Gelmgolsning erkin energiyasi.

Erkin energiya
Agar jarayon koinotning entropiyasini butunlay oshirsa (yoki qaytar jarayon chegarasida oʻzgarmasa), bu jarayon faqat spontan (oʻz-oʻzidan) va hech qanday energiya sarfisiz sodir boʻladi. Bu termodinamikaning ikkinchi qonuni hisoblanadi. Lekin men uchun bu qandaydir mavhum fikr. Qanday qilib biz bu fikrni yanada aniqroq qilishimiz va kimyoviy reaksiya sodir boʻlishini hisoblashda undan foydalanishimiz mumkin?
Umuman olganda, reaksiya tizimini hamda uning atrof-muhitini oʻz ichiga oladigan borliq entropiyasida bizga reaksiya taʼsirini hisobga oladigan qandaydir oʻlchov kerak. Qulaylik uchun bu omillarning ikkalasi ham Gibbsning erkin energiyasi deb ataluvchi qiymatga keltiriladi.
Gibbs erkin energiyasi, entalpiya va entropiya
Gibbs erkin energiyasining oʻzgarishi tenglamasining amaliy va eng koʻp qoʻllanadigan koʻrinishida ΔG olimlar tomonidan oʻlchanishi mumkin boʻlgan qiymatlar toʻplamidan foydalanib hisoblanadi: bu qiymatlar reaksiyaning entalpiya va entropiyasi oʻzgarishi hamda reaksiya sodir boʻladigan harorat.
\[{ΔG} = {ΔH}−{TΔS}\]
Orqaga bir qadam qaytib, tenglamaning har bir qismiga eʼtibor qaratamiz.

• ∆H entalpiya oʻzgarishidir. Entalpiya biologiyada bogʻlarda saqlangan energiyaga nisbatan qoʻllanadi, entalpiyadagi oʻzgarish esa mahsulotlar va reagentlar orasidagi bogʻ energiyalaridagi farqni anglatadi. Manfiy ∆H reagentlardan mahsulotlar olinganda issiqlik ajralishini anglatsa, musbat ∆H da esa issiqlikning yutilishini bildiradi. (∆H ning bu talqini tirik hujayradagi asosli taxmin boʻlgan doimiy bosimni nazarda tutadi).

• ∆S reaksiya davomida tizim entropiyasidagi oʻzgarishdir. Agar ∆S musbat boʻlsa, tizim reaksiya davomida koʻproq tartibsiz boʻladi. (Masalan, bitta katta molekula bir nechta kichikroq molekulalarga boʻlinganda). Agar ∆S manfiy boʻlsa, demak, tizim koʻproq tartibli boʻladi.
• Harorat (T) reaksiyaning umumiy erkin energiyasi oʻzgarishida ∆S va ∆H davrlarining nisbiy taʼsirini belgilaydi. (Harorat qancha yuqori boʻlsa, ∆S davrining ∆H davriga nisbatan taʼsiri katta boʻladi). Eʼtibor bering, bu yerda tenglama toʻgʻri ishlashi uchun harorat Kelvin (K)da hisoblanishi kerak.

Manfiy ∆G bilan boradigan reaksiyalarda energiya ajraladi, bu ular energiya kiritilmasa ham sodir boʻlishini anglatadi (spontan reaksiya). Aksincha, musbat ∆G bilan reaksiyalar sodir boʻlishi uchun energiya kiritish talab qilinadi (spontan boʻlmagan reaksiya). Yuqoridagi tenglamadan koʻrinadiki, entalpiyaning ham, entropiyaning ham oʻzgarishi ∆G ning umumiy qiymati va ishorasiga taʼsir qiladi. Reaksiya issiqlik chiqarganda (manfiy ∆H ) yoki tizimning entropiyasi oshganda, bu omillar taʼsirida ∆G yana ham koʻproq manfiy boʻladi. Boshqa tomondan, reaksiya issiqlik yutganda yoki tizim entropiyasini kamaytirganda, bu omillar taʼsirida ∆G yanada koʻproq musbat boʻladi.

bu omillar taʼsirida ∆G yanada koʻproq musbat boʻladi.
∆H va ∆S ga qarab, reaksiyalar oʻz-oʻzidan, oʻz-oʻzidan emas yoki faqat maʼlum bir haroratda oʻz-oʻzidan sodir boʻlish-boʻlmasligini ayta olamiz. Agar reaksiya ham issiqlik chiqarsa, ham entropiyani oshirsa, bu har doim haroratga qaramasdan oʻz-oʻzidan sodir boʻladi (manfiy ∆G ). Shunga oʻxshab, reaksiya ham issiqlikni yutsa, ham entropiyani kamaytirsa, barcha haroratlarda oʻz-oʻzidan (musbat ∆G) sodir boʻlmaydi deyiladi. Biroq baʼzi reaksiyalar bir vaqtda foydali va foydasiz xossalarga ega boʻlishi mumkin (issiqlik ajraladi, lekin entropiyani kamaytiradi yoki issiqlik yutiladi, lekin entropiyani oshiradi). ∆G va bu reaksiyalarning spontanligi jadvalda umumlashtirilganidek haroratga bogʻliq boʻladi.