自由能與自發性
反應吉布斯能(Gibbs energy of reaction)
反應吉布斯能,記作 ΔG,是用一個數字告訴你某個化學反應想往哪邊走、又有多想走。把反應物和產物之間想像成一座小山:ΔG 就是兩邊「自由能高度」之差。若產物那邊更低,ΔG 為負,反應便自行向前滾去;若產物那邊更高,ΔG 為正,反應就更想往回走。
嚴格地說,ΔG 是反應進行時系統吉布斯自由能的變化,等於當前條件下產物的自由能減去反應物的自由能。其標準值 ΔG°,則是把一切都置於標準態後所做的同一比較。這兩者之間,由混合物離平衡有多遠來聯繫,而這一點通過反應商來刻畫。
它為什麼重要:ΔG 是化學熱力學裡幹活的工具——它預測可行性,定下一個反應所能提供的最大功和電壓,還釘死了平衡常數。一句老實的提醒:ΔG 為負只證明反應在熱力學上被允許。它實際是否以有用的速率進行,是由動力學另行決定的另一回事,而 ΔG 對此一無所知。
葡萄糖燃燒的 ΔG 強烈為負,約為每莫耳 −2880 千焦,因而極其有利。可一塊方糖在桌上擱幾年也紋絲不變——有利,卻沒有一條快速途徑,直到熱或酶為它打開一條。
ΔG 越是負,越是有利——但對快慢隻字不提。
別把 ΔG 和 ΔG° 弄混。ΔG° 對某反應是固定的(給定溫度下的列表常數),而 ΔG 會隨反應進行、濃度變化而改變——並在平衡處恰好降為零。
又稱
另見