I de tidlige dage af kemi brugte kemikere udtrykket "affinitet" til at beskrive den kraft, der er ansvarlig for kemiske reaktioner. I den moderne tid kaldes affinitet Gibbs fri energi.
Definition
Gibbs fri energi er et mål for potentialet for reversibelt eller maksimalt arbejde, der kan udføres af et system ved konstant temperatur og tryk. Det er en termodynamiske ejendom, der blev defineret i 1876 af Josiah Willard Gibbs for at forudsige, om en proces vil forekomme spontant ved konstant temperatur og tryk. Gibbs fri energi G er defineret som
G = H - TS
hvor H, T, og S er entalpi, temperatur og entropi. Det SI enhed til Gibbs energi er kilojoule.
Ændringer i Gibbs fri energi G svarer til ændringer i fri energi til processer ved konstant temperatur og tryk. Ændringen i Gibbs fri energiændring er det maksimale ikke-ekspansionsarbejde, der kan opnås under disse forhold i et lukket system; AG er negativ for spontane processer, positivt for ikke-spontane processerog nul for processer i ligevægt.
Gibbs fri energi er også kendt som (G), Gibbs 'frie energi, Gibbs energi eller Gibbs funktion. Undertiden bruges udtrykket "fri entalpi" til at skelne den fra Helmholtz fri energi.
Terminologien anbefalet af International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) er Gibbs energi eller Gibbs funktion.
Positiv og negativ fri energi
Tegnet på en Gibbs-energiværdi kan bruges til at bestemme, om en kemisk reaktion foregår spontant eller ej. Hvis tegnet til AG er positiv, skal der tilføres ekstra energi for at reaktionen skal finde sted. Hvis tegnet til AG er negativ, reaktionen er termodynamisk gunstig og vil forekomme spontant.
Bare fordi en reaktion sker spontant, betyder det ikke, at den sker hurtigt. Dannelsen af rust (jernoxid) fra jern er spontan, men forekommer alligevel for langsomt til at observere. Reaktionen:
C(S)diamant → C(S)grafit
har også et negativt AG ved 25 ° C og 1 atmosfære ser diamanter ikke ud til spontant at ændre sig til grafit.