ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพลังงานกิ๊บส์ฟรีและพลังงานฟรีมาตรฐานคือพลังงานกิ๊บส์ฟรีขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการทดลองในขณะที่พลังงานอิสระมาตรฐานอธิบายพลังงานฟรีกิ๊บส์สำหรับสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในสถานะมาตรฐาน
คำว่า Gibbs free energy และ standard free energy เป็นเรื่องปกติในวิชาเคมีกายภาพ คำศัพท์ทั้งสองนี้ให้แนวคิดที่ใกล้เคียงกันโดยมีความแตกต่างเล็กน้อย ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างพลังงานอิสระของกิ๊บส์และพลังงานอิสระมาตรฐานอยู่ในสภาวะการทดลอง เช่น อุณหภูมิและความดัน ให้เราพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อกำหนดเหล่านี้
Gibbs Free Energy คืออะไร
กิ๊บส์พลังงานอิสระเป็นปริมาณทางอุณหพลศาสตร์เท่ากับเอนทาลปี (ของระบบหรือกระบวนการ) ลบผลคูณของเอนโทรปีและอุณหภูมิสัมบูรณ์ สัญลักษณ์นี้คือ “G” มันรวมเอนทาลปีและเอนโทรปีของระบบเข้าเป็นค่าเดียว เราสามารถแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงในพลังงานนี้เป็น “∆G” การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถกำหนดทิศทางของปฏิกิริยาเคมีที่อุณหภูมิคงที่และความดันคงที่
ยิ่งไปกว่านั้น หากค่าของ ∆G เป็นบวก ก็จะเป็นปฏิกิริยาที่ไม่เกิดขึ้นเอง ในขณะที่ค่าลบ ∆G บ่งชี้ว่ามีปฏิกิริยาเกิดขึ้นเอง คำว่า Gibbs free energy พัฒนาโดย Josiah Willard Gibbs (1870) สมการสำหรับปริมาณนี้เป็นดังนี้:
รูปที่ 01: สมการพลังงานอิสระกิ๊บส์ โดยที่ G คือพลังงานกิ๊บส์ฟรี H คือเอนทาลปี T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ และ S คือเอนโทรปี
พลังงานฟรีมาตรฐานคืออะไร
พลังงานอิสระมาตรฐานคือปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งทำให้กิ๊บส์มีพลังงานฟรีในสภาวะการทดลองมาตรฐาน ซึ่งหมายความว่า ในการตั้งชื่อพลังงานของระบบเทอร์โมไดนามิกว่าเป็นพลังงานอิสระมาตรฐาน สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ของระบบนั้นควรอยู่ในสภาวะมาตรฐาน ส่วนใหญ่แล้ว ตามสถานะมาตรฐานจะมีผลบังคับใช้
- แก๊ส: แรงดันบางส่วน 1 atm
- ของเหลวบริสุทธิ์: ของเหลวภายใต้ความดันรวม 1 atm
- Solutes: ความเข้มข้น 1 M
- ของแข็ง: ของแข็งบริสุทธิ์ภายใต้แรงดัน 1 atm
โดยปกติอุณหภูมิปกติสำหรับระบบเทอร์โมไดนามิกคือ 298.15 K (หรือ 25◦C) สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติส่วนใหญ่เพราะเราทำการทดลองที่อุณหภูมินี้ แต่อุณหภูมิมาตรฐานที่ถูกต้องคือ 273 K (0 ◦C)
พลังงานฟรีกิ๊บส์และพลังงานฟรีมาตรฐานแตกต่างกันอย่างไร
กิ๊บส์พลังงานอิสระเป็นปริมาณทางอุณหพลศาสตร์เท่ากับเอนทาลปี (ของระบบหรือกระบวนการ) ลบผลคูณของเอนโทรปีและอุณหภูมิสัมบูรณ์ ที่สำคัญกว่านั้น เราคำนวณปริมาณนี้สำหรับอุณหภูมิและความดันจริงของการทดลอง พลังงานอิสระมาตรฐานคือปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งทำให้กิ๊บส์มีพลังงานอิสระในสภาวะการทดลองมาตรฐาน นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างพลังงานกิ๊บส์ฟรีและพลังงานอิสระมาตรฐาน แม้ว่าพลังงานอิสระมาตรฐานจะคล้ายกับแนวคิดเรื่องพลังงานฟรีของกิ๊บส์ แต่เราคำนวณเฉพาะสำหรับระบบเทอร์โมไดนามิกที่มีสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในสถานะมาตรฐานเท่านั้น
สรุป – Gibbs Free Energy vs Standard Free Energy
พลังงานอิสระทั้งกิ๊บส์และพลังงานอิสระมาตรฐานอธิบายแนวคิดที่คล้ายกันเกือบทั้งหมดในอุณหพลศาสตร์ความแตกต่างระหว่างพลังงานกิ๊บส์ฟรีและพลังงานฟรีมาตรฐานคือพลังงานกิ๊บส์ฟรีขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการทดลองในขณะที่พลังงานฟรีมาตรฐานอธิบายพลังงานฟรีกิ๊บส์สำหรับสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในสถานะมาตรฐาน