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1、 注册岩土工程师：吉布斯自由能介绍（一）吉布斯自由能变与化学反响的方向前面我们已经介绍了与化学反响方向有关的两个热力学函数：焓（H）和熵（S）。但是焓变并不能单独用作判别自发反响方向的判据。熵变虽然可单独用作判别自发反响方向的判据，但只限于孤立体系。而一般化学反响都不是在孤立体系中进展的，虽然在这种状况下，可以把环境与体系一起作为一个大的孤立体系来考虑，但实际上要测量或计算环境在变化过程中的熵变值是非常简单困难的，这就为直接应用熵判据带来很大的局限性。因此，人们盼望能查找一种使用起来更为直接简便的判据，能在较宽的范围内判别化学反响自发进展的方向。吉布斯自由能正是这样一种判据。吉布斯自由能定义：
2、GH一TS。这个新的热力学函数G即称为吉布斯函数，亦称为吉布斯自由能。G是一个由H和T，S组合得到的物理量，它具有能量的量纲。由于H，S，T都是状态函数，因而G也必定是一个状态函数。当体系发生变化时，G也随之变化。其转变值G，称为体系的吉布斯自由能变，只取决于变化的始态与终态，而与变化的途径无关：GG终一G始根据吉布斯自由能的定义，可以推出当体系从状态1变化到状态2时，体系的吉布斯自由能变为：GG2一GlH一（TS）对于等温条件下的反响而言，有T2T1T则GH一T S上式称为吉布斯一赫姆霍兹公式。由此可以看出，G包含了H和S的因素，若用G作为自发反响方向的判据时，实质包含了H和S两方面的影响，
3、即同时考虑到推动化学反响的两个主要因素。因而用G作判据更为全面牢靠。而且只要是在等温、等压条件下发生的反响，都可用G作为反响方向性的判据，而大局部化学反响都可归人到这一范畴中，因而用G作为判别化学反响方向性的判据是很便利可行的。化学热力学告知我们：在等温、等压、不做非膨胀功条件下，自发的化学反响总是向着体系吉布斯自由能降低的方向进展的。这是热力学其次定律的另一种表述法。由于一般的化学变化都能满意等温、等压、不做非膨胀功的条件，所以实际上只要知道一个化学反响前后体系的吉布斯自由能变G（T），就可以推断在该条件下这个反响会不会自发进展以及反响的方向和限度：GO时，该反响不能自发进展，而其逆反响可以
4、自发进展。G0时，体系处于平衡状态。所以，在等温、等压、不做非膨胀功的状况下，任何自发的反响都是体系吉布斯自由能降低的过程。直到体系的吉布斯自由能降到此条件下的最低值：G终G最低，G0即到达平衡状态，这就是反响的限度。（二）反响温度对吉布斯自由能变及反响方向的影响依据吉布斯一赫姆霍兹公式：GH一TS，可以争论反响温度T对G值及反响方向的影响：（1）对于H0的反响，即熵增、放热反响而言，不管温度凹凸（不管T的大小，但T恒大于零），G总是小于零的。这类反响在任何温度下都能自发进展。在这种状况下，推动反响进展的两种因素，焓的因素和熵的因素都是有利于反响自发进展的。如：H2（g）C12（g）2HCl（g）（2）对于H0，S0，S0的反响，H和TS对G的符号起相反的作用。在此状况下，温度T的大小将对反响方向起打算作用。（2）由于rGm（500k）0，所以该反响在此条件下不能自发进展。
