このツールについて
ギブズ自由エネルギー計算ツールは、ΔG = ΔH − T·ΔSに基づく無料のブラウザ内熱力学ツールです。どの量を求めるか——ΔG、ΔH、ΔS、温度T、または平衡定数K——を選ぶと、その値をΔGの符号に基づく自発性の判定とともに返します。
最も一般的な誤りの原因である単位に注意してください: エンタルピーΔHと自由エネルギーΔGはkJ/molで入力しますが、エントロピーΔSはJ/mol·Kで入力します。ツールはΔSを1000で割って変換するので、ΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000)を評価し、答えはkJ/molのままです。エントロピーを求める場合はΔS = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ T(J/mol·Kに戻る)に変形し、温度を求める場合はT = (ΔH − ΔG)·1000 ⁄ ΔSになります。
すべてがブラウザ内でローカルに動作し、アップロードはありません。平衡定数は標準自由エネルギーを介して結びつきます: ΔG° = −R·T·ln Kなので、K = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T))で、R = 8.314 J/mol·K、ΔG°はkJ/mol(Rのジュールに合わせるため1000を掛ける)です。負のΔGは自発的(生成物有利)な反応、0は平衡、正のΔGは非自発的な反応を意味します。
よくある質問
なぜΔSはJで、ΔGとΔHはkJなのですか？
慣例によりエントロピーはJ/mol·Kで表にされ、反応エンタルピーと自由エネルギーはkJ/molで表されます。計算ツールはΔG = ΔH − T·(ΔS ⁄ 1000)の中でΔSを1000で割ることでこの不一致を扱うので、それぞれを通常の単位で入力できます。
ΔGはどう自発性を決めますか？
負のΔGは与えられた条件下で自発的、生成物有利な過程を示します。ΔG = 0は系が平衡にあることを意味し、正のΔGは順方向に非自発的で逆方向に有利であることを意味します。自発性は常にΔHではなくΔGの符号を指します。
平衡定数Kはどう計算されますか？
標準自由エネルギーから: ΔG° = −R·T·ln Kを変形してK = exp(−ΔG°·1000 ⁄ (R·T))です。R = 8.314 J/mol·Kなので、kJ/mol単位のΔG°は合わせるため1000を掛け、Tは正のケルビン温度でなければなりません。
反応は自発的と非自発的の間で切り替わることがありますか？
はい。ΔG = ΔH − TΔSなので、ΔHとΔSが同じ符号のとき温度が符号を反転させることがあります。ΔG = 0でTを解くと、自発性が変わる交差温度T = (ΔH ⁄ ΔS)·1000が得られます。