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• Melissa Cardozo

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FUENTE 1 https://conceptodefinicion.de/energia-gibbs/ ENERGIA LIBRE DE GIBBS La energía libre o entalpía libre de Gibbs se emplea en química para explicar si una reacción sucederá de manera espontánea o no. Para calcular la energía libre de Gibbs se puede fundamentar en: el aumento o la disminución de la entropía asociada con la reacción, y la suma de calor requerida o liberada por la misma. Esta energía se representa con la letra G mayúscula. El pionero de la energía de Gibbs fue el físico estadounidense Josiah Willard Gibbs quien aportó con la fundación teórica de la termodinámica. Los procedimientos que tienen reacciones químicas asociadas, tienen algunas medidas importantes ya que se investiga si una reacción se da de manera espontánea o si se requiere cierta interacción con los alrededores para que ocurra y se denomina no espontáneo. Una reacción tiene asociados con entalpía y entropía en el tiempo de producirse. La entalpía es una magnitud de la termodinámica representada con la letra H mayúscula, y describe la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno y la entropía es la magnitud en la termodinámica que muestra el nivel de desorden molecular de un sistema. Las medidas importantes en la energía Gibbs para calcular si una reacción ocurre de forma espontánea o no. Por ejemplo: la variación de entalpía (ΔH) que explica si las reacciones son endotérmicas o exotérmicas; si son endotérmicas ΔH será mayor que cero, lo contrario de exotérmica será menor que cero. variación de entropía incrementa en los procedimientos espontáneos y disminuye en los procedimientos no espontáneos.

Pero la medida más importante para resolver si los procedimientos químicos son o no son espontáneos es la variación de energía libre de Gibbs ΔH, pues esta mide la actividad verdadero y seguro para que una reacción realice una transformación bajo condiciones firmes de temperatura y presión. La diferencia de energía libre se calcula depende de la reacción:

ΔG = ΔH – T.ΔS El símbolo de T es la temperatura absoluta en grados K. La unidad será representada en Joules (J) o Kilojoules (Kj). La variación de energía libre de Gibbs como cualquier medida de la termodinámica (ΔH o ΔS), se calcula como la diferencia entre la suma de los ΔG de los productos multiplicas a cada uno por el número de moles y la suma de los ΔG los reactivos multiplicados por el número de moles. Moles es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia.

El ΔG también se puede calcular a través de la constante de equilibrio de la reacción. En la asociación: ΔG° = – R.T.(ln K) La representación de ° se refiere a las condiciones estándar que son la atmósfera y a 25° o 298 K de temperatura. Se calcula de la siguiente manera el ΔG cuando las condiciones no son estándares: ΔG = ΔG° – R.T.(ln K) El significado de los valores de ΔG en las reacciones químicas: ΔG = 0 La reacción está en equilibrio. ΔG > 0 La reacción no es espontánea. ΔG < 0 La reacción es espontánea. Los factores que afectan la energía libre de Gibss Los cambios de entalpía y entropía logran ser positivos o negativos según el procedimiento, un cambio entálpico positivo muestra que el procedimiento es endotérmico y negativo pero si desprende calor en el momento del proceso, un cambio de entropía negativo muestra un orden mayor para la etapa final y lo diferente para un cambio de entropía positivo.

En conclusión los valores del cambio de entalpía y entropía no se transforman tanto con la temperatura, el resultado es la dependencia de la energía libre de Gibbs con relación a la temperatura, que está guiada básicamente por el valor de T en la representación de dG=dH-TdS.

El símbolo de sumar que tiene la entropía contiene la consecuencia mayor que la dependencia térmica de dG y luego en la espontaneidad del procedimiento. Por ejemplo: el procedimiento en el que el cambio de entropía es mayor de 0 y el cambio de entalpía es menor que 0, como en la fundición de hielo puede ser espontáneo o temperaturas altas y no ser espontáneo a temperaturas bajas. FUENTE 2 https://es.khanacademy.org/science/biology/energy-and-enzymes/free-energytutorial/a/gibbs-free-energy ENERGIA LIBRE DE GIBBS Un proceso solo sucederá de manera espontánea, sin añadir energía, si aumenta la entropía del universo como un todo (o, en el límite de un proceso reversible, lo deja sin cambios), esta es la Segunda ley de la termodinámica. Pero, al menos para mí, esa es una idea algo

abstracta. ¿Cómo podemos hacer que esta idea sea más concreta y cómo utilizarla para saber si una reacción química se llevará a cabo? Básicamente necesitamos algún tipo de medida que represente el efecto de una reacción en la entropía del universo y que incluya tanto al sistema de reacción como a su entorno. De manera conveniente, ambos factores se unen en un solo valor llamado energía libre de Gibbs. La energía libre de Gibbs (G) de un sistema es una medida de la cantidad de energía utilizable (energía que puede realizar un trabajo) en ese sistema. El cambio en la energía libre de Gibbs durante una reacción provee información útil acerca de la energía y espontaneidad de la reacción (si puede llevarse a cabo sin añadir energía). Una definición sencilla del cambio en la energía libre de Gibbs sería:

En otras palabras, ΔG es el cambio en energía libre de un sistema que va de un estado inicial, como los reactivos, a un estado final, como todos los productos. Este valor nos indica la máxima energía utilizable liberada (o absorbida) al ir del estado inicial al estado final. Además, su signo (positivo o negativo) nos dice si una reacción ocurrirá espontáneamente, es decir, sin energía adicional. Cuando trabajamos con la energía libre de Gibbs, tenemos que hacer algunas suposiciones como temperatura y presión constantes, sin embargo, estas condiciones rara vez son ciertas para las células y otros sistemas vivos.

Energía libre de Gibbs, entalpía y entropía En una forma práctica y muy utilizada de la ecuación de energía libre de Gibbs, se calcula ΔG a partir de un conjunto de valores fácilmente medibles: los cambios de entalpía y entropía de una reacción, junto con la temperatura a la que ocurre la reacción.

Retrocedamos un poco y veamos cada componente de esta ecuación. 

∆H es el cambio en entalpía. En biología entalpía se refiere a la energía almacenada en los enlaces, y el cambio en la entalpía es la diferencia en la energía de los enlaces entre reactivos y productos. Un ∆H negativo significa que se libera calor de reactivos a productos, mientras que un ∆Hpositivo significa que se absorbe calor. (Esta interpretación de ∆H asume una presión constante, lo cual es una suposición razonable dentro de una célula viva).

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∆S es el cambio de entropía del sistema durante la reacción. Si ∆S es positivo, el sistema se vuelve más desordenado durante la reacción (por ejemplo, cuando una molécula grande se divide en varias más pequeñas). Si ∆S es negativo, significa que el sistema se vuelve más ordenado.



La temperatura (T) determina el impacto relativo de los términos ∆S y ∆Hen el cambio de energía libre total de la reacción. (A mayor temperatura, mayor es el impacto del término ∆S en relación con el término ∆H). Toma nota de que la temperatura debe estar en grados kelvin (K) para que la ecuación funcione adecuadamente. Las reacciones con un ∆G negativo liberan energía, lo que significa que pueden proceder sin adición de energía (son espontáneas). En contraste, las reacciones con ∆G positivo necesitan un aporte de energía para llevarse a cabo (no son espontáneas). Como puedes ver en la ecuación anterior, tanto el cambio en la entalpía como el cambio en la entropía contribuyen al signo y valor totales de ∆G. Cuando una reacción libera calor (∆H negativo) o aumenta la entropía del sistema, estos factores vuelven más negativo el ∆G. Por el contrario, cuando una reacción absorbe energía o disminuye la entropía del sistema, estos factores vuelven más positivo el ∆G.

Podemos saber si una reacción será espontánea, si no será espontánea, o solo lo será a ciertas temperaturas si analizamos la ∆H y la ∆S. Si una reacción libera calor y aumenta la entropía, siempre será espontánea (tendrá una ∆Gnegativa) sin importar la temperatura. De igual manera, una reacción que absorbe calor y disminuye la entropía no será espontánea (∆ G positiva) a ninguna temperatura. Sin embargo, algunas reacciones tienen una mezcla de características favorables y desfavorables (liberan calor pero disminuyen la entropía or absorben calor pero aumentan la entropía). La ∆ G y la espontaneidad de estas reacciones depende de la temperatura, como se resume en el cuadro de la derecha.

Reacciones endergónicas y exergónicas Las reacciones que tienen un ∆G negativo liberan energía libre y son denominadas reacciones exergónicas. (Mnemónico útil: EXergónico significa que la energía es EXpulsada del sistema). Un ∆G negativo significa que los reactivos o el estado inicial, tienen más energía libre que los productos o estado final. A las reacciones exergónicas también se les llama reacciones espontáneas porque pueden ocurrir sin la adición de energía. Las reacciones con un ∆G positivo (∆G > 0), por otro lado, requieren de

un

aporte

de

energía

y

son

denominadas reacciones

endergónicas. En este caso, los productos o el estado final, tienen más energía libre que los reactivos o estado inicial. Las reacciones endergónicas no son espontáneas, lo que significa que debe añadirse

energía antes de que puedan proceder. Puedes pensar que las reacciones endergónicas almacenan parte de la energía añadida en los productos de alta energía que sintentizan.Es importante tomar en cuenta que la palabra espontáneo tiene un significado muy concreto aquí: indica que la reacción se llevará a cabo sin energía adicional pero no dice nada acerca de qué tan rápido va a suceder^22start superscript, 2, end superscript. Una reacción espontánea puede tardar segundos en producirse, pero también podrían ser días, años o mucho más tiempo. La velocidad de una reacción depende de la vía que sigue entre el estado inicial y el estado final (las líneas moradas de los diagramas siguientes), mientras que la espontaneidad solo depende de los estados inicial y final. Veremos las velocidades de reacción con más detalle cuando estudiemos la energía de activación.

FUENTE 3 https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_Gibbs ENERGIA LIBRE DE GIBBS En termodinámica, la energía libre de Gibbs (nombre recomendado por IUPAC: energía de Gibbs o función de Gibbs; también conocida como entalpía libre [1] para distinguirla de la energía libre de Helmholtz) es un potencial termodinámico que se puede usar para calcular el máximo de trabajo reversible que puede realizarse mediante un sistema termodinámico a una temperatura y presión constantes (isotérmica, isobárica). La energía libre de Gibbs (ΔGº = ΔHº - TΔSº; J en unidades SI) es la cantidad máxima de trabajo de no expansión que se puede extraer de un sistema cerrado termodinámicamente (uno que puede intercambiar calor y trabajar con su entorno, pero no importa ; Este máximo solo se puede alcanzar en un proceso completamente reversible. Cuando un sistema se transforma reversiblemente de un estado inicial a un estado final, la disminución de la energía libre de Gibbs equivale al trabajo realizado por el sistema en su entorno, menos el trabajo de las fuerzas de presión. [2]

La energía de Gibbs (también conocida como G) es también el potencial termodinámico que se minimiza cuando un sistema alcanza el equilibrio químico a presión y temperatura constantes. Su derivada con respecto a la coordenada de reacción del sistema se desvanece en el punto de equilibrio. Como tal, una reducción en G es una condición necesaria para la espontaneidad de los procesos a presión y temperatura constantes. La energía libre de Gibbs, originalmente llamada energía disponible, fue desarrollada en la década de 1870 por el científico estadounidense Josiah Willard Gibbs. En 1873, Gibbs describió esta "energía disponible" como La mayor cantidad de trabajo mecánico que puede obtenerse a partir de una cantidad dada de una sustancia determinada en un estado inicial dado, sin aumentar su volumen total o permitir que el calor pase hacia o desde cuerpos externos, excepto que al final de los procesos son dejados en su condición inicial. [3] El estado inicial del cuerpo, según Gibbs, se supone que es tal que "se puede hacer que el cuerpo pase de él a estados de energía disipada por procesos reversibles". En su obra magna de 1876 Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas, un análisis gráfico de sistemas químicos de múltiples fases, realizó sus pensamientos sobre la energía libre de químicos en su totalidad. En termodinámica, la energía de Gibbs (antiguamente denominada "energía libre de Gibbs", "energía libre" o "entalpía libre") es un potencial termodinámico, es decir, una función de estado extensiva con unidades de energía, que da la condición de equilibrio y de espontaneidad para una reacción química (a presión y temperatura constantes).Se simboliza con la letra G mayúscula. CONCLUSION En conclusión la energía libre o entalpía libre de Gibbs se emplea en química para explicar si una reacción sucederá de manera espontánea o no ,los procedimientos que tienen reacciones químicas asociadas, tienen algunas medidas importantes ya que se investiga si una reacción se da de manera espontánea o si se requiere cierta interacción con los alrededores para que ocurra y se denomina no espontáneo. DIFERENCIAS -

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En una de mis fuentes dice que G es conocido como el potencial termodinámico que se minimiza cuando un sistema alcanza el equilibrio químico a presión y temperatura constantes en la cual en las otras dos no dice lo mismo. En dos de mis fuentes están en desacuerdo con los signos y explicados de diferente manera reacciones endergónicas y exergónicas

SIMILITUDES -

En mis tres fuentes hablan de la misma manera del concepto de la energía libre de Gibbs.

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En dos de mis fuentes coinciden que la energía libre de Gibbs, originalmente llamada energía disponible. En mis dos primera fuentes tienen el mismo contenido en forma grafica del manejo los signos.

CURIOSIDAD

Josiah Willard Gibbs (New Haven, EE UU, 1839 - id., 1903) Físico y químico estadounidense. A la edad de quince años ingresó en la Universidad de Yale, donde obtuvo el primer doctorado en ingeniería concedido por la mencionada institución. Durante un viaje a Europa entró en contacto con los físicos y matemáticos de mayor prestigio de la época, cuyas novedosas aportaciones estudió con interés.

Josiah Willard Gibbs

Centró durante un tiempo su atención en el estudio de la máquina de vapor, que desde el siglo anterior, gracias a las mejoras introducidas por James Watt, se había convertido en una de las invenciones clave de la revolución industrial. Ocupado en el análisis del equilibrio de la máquina, Gibbs empezó a desarrollar un metódo mediante el cual pudieran calcularse las variables involucradas en los procesos de equilibrio químico. Gibbs dedujo la regla de las fases, que permite determinar los grados de libertad de un sistema fisicoquímico en función del número de componentes del sistema y del número de fases en que se presenta la materia involucrada. También definió una nueva función de estado del sistema termodinámico, la denominada energía libre o energía de Gibbs (G), que permite prever la espontaneidad de un determinado proceso fisicoquímico (como puedan ser una reacción química o bien un cambio de estado) experimentado por un sistema sin necesidad de interferir en el medio ambiente que le rodea. En 1871 fue designado profesor de física matemática en Yale, tras la

publicación de su labor fundamental, que incluyó los títulos Métodos gráficos en termodinámica de fluidos y Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas, este último de importancia trascendental para la posterior evolución de la física y la química modernas. La descripción adecuada de los procesos termodinámicos desde el punto de vista de la física llevó a Gibbs a desarrollar una innovadora herramienta científica, la mecánica estadística, que con posterioridad se reveló útil para la moderna mecánica cuántica. El químico alemán Wilhelm Ostwald divulgó sus descubrimientos en Europa. BIBLIOGRAFIA

https://www.biografiasyvidas.com/biografia/g/gibbs.htm