ΔG(자유 깁스 에너지)절댓값이 '할 수 있는 일의 최대량'으로 해석 되는 이유가 궁금합니다
2가지 질문이 있는데요..
질문1
제목내용 그대로 ΔG 절댓값이 '할 수 있는 일의 최대량'으로 해석 되는 이유가 궁금합니다
질문2
ΔG가 -1378kJ이라면, 이 반응은 정반응이 자발적으로 일어나는 거잖아요. 그럼 정반응이 시작하자마자 평형에 도달할 때 까지 일의 양이 1378kJ이 필요하다는 말인가요? 아니면 정반응이 ΔG가 -1378kJ만큼 자발적으로 일어난 후에, 평형에 도달하기 까지 일이 1378kJ만큼 필요하다는 건가요?
안녕하세요.
자유 깁스 에너지 변화량(ΔG)은 화학 반응의 자발성과 관련하여 중요한 역할을 합니다.
질문 1 :
자유 깁스 에너지 ΔG는 시스템이 할 수 있는 비체적 일(non-expansion work)의 최대 가능량을 나타냅니다. 자유 에너지의 정의를 식으로 표현하자면 :
ΔG=ΔH−TΔS
여기서, ΔH는 엔탈피 변화(= 열 에너지 변화), T는 절대 온도, ΔS는 시스템의 엔트로피 변화를 나타냅니다. 이 식에 따르면, ΔG는 시스템이 외부에 할 수 있는 일을 제외한 나머지 열 에너지(자발적인 엔트로피 증가로 인해 주변에 방출되는 열)를 차감한 값입니다. ΔG의 절대값이 클수록, 그 화학 반응이나 물리적 변화로 인해 시스템이 할 수 있는 최대의 유용한 일이 많아진다고 볼 수 있습니다. 이는 주변 환경으로 전환될 수 있는 에너지의 양과 직접적으로 연결됩니다.
질문 2 :
ΔG가 -1378kJ로 주어진 경우, 이는 반응이 자발적으로 일어나며, 그 과정에서 최대 1378kJ의 일을 할 수 있다는 것을 의미합니다. 이 에너지는 반응이 진행되면서 자유롭게 사용될 수 있으며, 반응이 완료되어 평형에 도달하기 전까지 계속 일어나는 일에 사용됩니다.
따라서, ΔG의 값이 -1378kJ인 경우, 이 에너지는 평형에 도달할 때까지 반응에 의해 사용될 수 있습니다. 반응이 시작되자마자 이 에너지가 필요하기보다는, 반응이 진행되면서 이 에너지가 점진적으로 소비된다는 것을 의미합니다. 평형에 도달하면 더 이상 에너지가 소비되지 않으며, 추가적인 일을 생성하지 않습니다.