रोजमर्रा की जिंदगी में और प्रयोगशालाओं में, प्रतिक्रियाएं और परिवर्तन होते हैं जो सहज होते हैं और अन्य जो सहज नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, सभी दहन एक सहज प्रतिक्रिया है, क्योंकि एक बार शुरू होने के बाद, यह तब तक जारी रहेगा जब तक कि सभी ईंधन की खपत नहीं हो जाती या जब तक सभी ऑक्सीजन खत्म नहीं हो जाती।
दूसरी ओर, इलेक्ट्रोलिसिस एक गैर-सहज प्रक्रिया है, जिसमें विद्युत ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में बदल जाती है। एक उदाहरण सोडियम क्लोराइड (NaCl) का इलेक्ट्रोलिसिस है। जब इस पिघले हुए नमक के ऊपर से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं होती हैं और धात्विक सोडियम (Na .) का निर्माण होता है(ओं)) और क्लोरीन गैस (Cl .)2(जी)). यदि हम विद्युत प्रवाह को बंद कर देते हैं, तो प्रतिक्रिया अपने आप जारी नहीं रहेगी, जो दर्शाता है कि यह स्वतःस्फूर्त नहीं है।
एक प्रतिक्रिया की सहजता को का उपयोग करके मापा जा सकता है गिब्स-हेल्महोल्ट्ज़ समीकरण, नीचे दिए गए:
किस पर:
∆G = मुक्त ऊर्जा की भिन्नता;
∆H = एन्थैल्पी परिवर्तन;
टी = केल्विन में तापमान (हमेशा सकारात्मक);
∆S = एन्ट्रापी परिवर्तन।
यह समीकरण इसका नाम लेता है क्योंकि यह अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जे। विलार्ड गिब्स (1839-1903) और जर्मन भौतिक विज्ञानी हरमन हेल्महोल्ट्ज़ (1821-1894) द्वारा।
यह समझने के लिए कि यह समीकरण किसी प्रतिक्रिया की सहजता को निर्धारित करने में हमारी मदद कैसे करता है, आइए इसमें शामिल प्रत्येक अवधारणा की संक्षेप में समीक्षा करें:
- H (थैलेपी भिन्नता): एन्थैल्पी (H) किसी पदार्थ की ऊर्जा सामग्री है। अब तक, इसे निर्धारित करने का कोई तरीका ज्ञात नहीं है। व्यवहार में, कैलोरीमीटर का उपयोग करके एक प्रक्रिया के थैलेपी भिन्नता (∆H) को मापने के लिए क्या हासिल किया जाता है। यह भिन्नता की राशि है ऊर्जा जो जारी की गई थी या प्रक्रिया में अवशोषित हो गई थी.
- ∆S (एन्ट्रॉपी भिन्नता):एन्ट्रॉपी (एस) थर्मोडायनामिक मात्रा है जो एक प्रणाली में विकार की डिग्री को मापती है।
उदाहरण के लिए, बर्फ के पिघलने में, अणु ठोस से तरल अवस्था में चले जाते हैं, जहाँ अधिक अव्यवस्था होती है। इसका मतलब है कि इस प्रक्रिया में एन्ट्रापी बढ़ गई (∆S > 0)।
अमोनिया के उत्पादन में (NH .)3), नाइट्रोजन गैस का 1 मोल हाइड्रोजन गैस के 3 मोल (यानी अभिकारकों में 4 मोल अणु) के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे 2 मोल अमोनिया बनता है:
नहीं2(जी) +3 एच2(जी) → 2 एनएच3 (जी)
चूंकि इस प्रक्रिया में गैस चरण में अणुओं की संख्या कम हो जाती है, अव्यवस्था कम हो जाती है, जिसका अर्थ है कि एन्ट्रापी भी कम हो जाती है (∆S<0)।
- G (मुक्त ऊर्जा): मुफ्त ऊर्जा या गिब्स मुक्त ऊर्जा (क्योंकि यह केवल इसी वैज्ञानिक द्वारा १८७८ में प्रस्तावित किया गया था) is सिस्टम की उपयोगी ऊर्जा जो काम करने के लिए उपयोग की जाती है।
एक प्रणाली में वैश्विक ऊर्जा होती है, लेकिन उस ऊर्जा का केवल एक अंश ही काम करने के लिए उपयोग किया जाएगा, इसे गिब्स मुक्त ऊर्जा कहा जाता है, जिसका प्रतीक है जी.
गिब्स के अनुसार, एक प्रक्रिया को स्वतःस्फूर्त माना जाता है यदि वह कार्य करती है, अर्थात यदि G घट जाती है. इस मामले में, परिवर्तन की अंतिम स्थिति प्रारंभिक अवस्था की तुलना में अधिक स्थिर होगी जब ∆G <0।
इसके आधार पर, हम निम्नलिखित निष्कर्ष निकाल सकते हैं:
गिब्स-हेल्महोल्ट्ज़ समीकरण में H और ∆S के बीजीय चिन्ह को देखकर हम यह भी देख सकते हैं कि क्या कोई प्रक्रिया स्वतःस्फूर्त होगी:
जेनिफर फोगाका द्वारा
रसायन विज्ञान में स्नातक
स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/energia-livre-gibbs.htm