Em termodinâmica, a energia livre de Gibbs também é conhecida como entalpia livre, que é um potencial termodinâmico que pode ser usado para calcular o trabalho reversível máximo que um sistema termodinâmico pode fazer a temperatura e pressão constantes (isotérmico, isobárico).
Assim como na mecânica, onde a redução da energia potencial é definida como o trabalho máximo que pode ser feito, diferentes potenciais têm diferentes significados. A queda de energia livre de Gibbs (Joules em Unidades Internacionais) é a quantidade máxima de trabalho de não expansão que pode ser extraída de um sistema termodinâmico fechado; este máximo só pode ser alcançado em um processo completamente reversível.
Quando um sistema muda reversivelmente do estado inicial para o estado final, a redução na energia livre de Gibbs é igual ao trabalho realizado pelo sistema em seu ambiente, reduzido pelo trabalho da força de pressão.
A energia livre de Gibbs é denotada por G e expressa na equação G = H - TS.
Equação de Gibbs Helmholtz:
ΔG = ΔH - TΔS
Essa equação é muito útil para prever a espontaneidade de um processo.
(i) Se ∆G for negativo, o processo é espontâneo
(ii) Se ∆G for positivo, o processo não é espontâneo
(iii) Se igual a zero, o processo está em equilíbrio
(Leia também: Conhecendo a Lei de Boyle)
A energia livre de Gibbs, originalmente chamada de energia disponível, foi desenvolvida em 1870 pelo cientista americano Josiah Willard Gibbs. Em 1873, Gibbs descreveu esta "energia disponível" como:
"A maior quantidade de trabalho mecânico que pode ser obtido de uma substância em uma determinada quantidade em um determinado estado inicial, sem aumentar a quantidade de volume ou permitir que o calor flua para ou de fora do objeto, exceto nos processos de fechamento que permanecem em seu estado inicial."
O estado inicial do objeto, de acordo com Gibbs, deve ser tal que "os objetos possam passar do estado de liberação de energia por meio de um processo reversível".
Energia livre de Gibbs e equilíbrio
Δ r GƟ = Δ r HƟ - TΔ r SƟ = −2.303RTlogK
Onde:
K é a constante de equilíbrio
R é a constante do gás
T é a temperatura
Para uma forte reação endotérmica, o valor de Δ r HƟ é grande e positivo. Para este valor, a reação K será muito menor que 1 e a reação formará um produto.
Para uma forte reação endotérmica, o valor de Δ r HƟ é grande e negativo. Para tal, o valor de reação K seria maior que 1.
