自由能与自发性

反应吉布斯能(Gibbs energy of reaction)

反应吉布斯能,记作 ΔG,是用一个数字告诉你某个化学反应想往哪边走、又有多想走。把反应物和产物之间想象成一座小山:ΔG 就是两边「自由能高度」之差。若产物那边更低,ΔG 为负,反应便自行向前滚去;若产物那边更高,ΔG 为正,反应就更想往回走。

严格地说,ΔG 是反应进行时系统吉布斯自由能的变化,等于当前条件下产物的自由能减去反应物的自由能。其标准值 ΔG°,则是把一切都置于标准态后所做的同一比较。这两者之间,由混合物离平衡有多远来联系,而这一点通过反应商来刻画。

它为什么重要:ΔG 是化学热力学里干活的工具——它预测可行性,定下一个反应所能提供的最大功和电压,还钉死了平衡常数。一句老实的提醒:ΔG 为负只证明反应在热力学上被允许。它实际是否以有用的速率进行,是由动力学另行决定的另一回事,而 ΔG 对此一无所知。

葡萄糖燃烧的 ΔG 强烈为负,约为每摩尔 −2880 千焦,因而极其有利。可一块方糖在桌上搁几年也纹丝不变——有利,却没有一条快速途径,直到热或酶为它打开一条。

ΔG 越是负,越是有利——但对快慢只字不提。

别把 ΔG 和 ΔG° 弄混。ΔG° 对某反应是固定的(给定温度下的列表常数),而 ΔG 会随反应进行、浓度变化而改变——并在平衡处恰好降为零。

又称
ΔG of reactionreaction free energyΔrG反应自由能变