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Le reazioni sono classificate come esergoniche o endergoniche dal cambiamento in una quantità chiamata "energia libera di Gibbs". A differenza delle reazioni endergoniche, una reazione esergonica può verificarsi spontaneamente, senza la necessità di inserire lavoro. Ciò non significa che una reazione accadrà necessariamente semplicemente perché è esergonica - la velocità con cui si verifica la reazione potrebbe essere così lenta che non accadrà mai su un calendario a cui tieni.
Gibbs Free Energy
L'energia libera di Gibbs non è chiamata "energia libera" perché non esiste un prezzo, ma perché misura la quantità di lavoro non meccanico che un sistema può fare. Se i reagenti in un processo hanno un'energia libera di Gibbs più alta rispetto ai prodotti, il processo è chiamato exergonico, il che significa che rilascia energia. Un altro modo per dirlo è descrivere la reazione come termodinamicamente spontanea, il che significa che non è necessario lavorare per far sì che la reazione accada.
Exothermic vs. Exergonic
Molte reazioni esergoniche, ma non tutte, sono esotermiche, il che significa che rilasciano calore. Una reazione può in realtà essere esergonica e tuttavia assorbire il calore o essere endotermica. Di conseguenza, esotermico ed esergonico non vanno necessariamente insieme. La differenza chiave tra loro sta nella differenza tra lavoro e calore; un processo esergonico rilascia energia attraverso il lavoro, mentre un processo esotermico rilascia energia attraverso il calore. Inoltre, un processo può essere esergonico ad alcune temperature ma non ad altre.
Entropia vs. Entalpia
I chimici del diciannovesimo secolo trovarono sconcertanti le reazioni endotermiche spontanee; hanno ragionato che una reazione dovrebbe essere spontanea se rilascia calore. Ciò che mancava era il ruolo dell'entropia, che è una misura della quantità di energia non disponibile per il lavoro in un sistema. Se consideriamo il sistema e l'ambiente circostante, un processo sarà esergonico se provoca un netto aumento dell'entropia. Rilasciando calore nell'ambiente circostante l'entropia aumenta, ma una tale reazione può ancora assorbire il calore ed essere esergonica se l'entropia del sistema aumenta di una quantità ancora maggiore.
considerazioni
L'evaporazione - il processo mediante il quale un liquido si trasforma in un gas - è associato a un cambiamento positivo molto grande nell'entropia. Le reazioni exergoniche che assorbono il calore sono spesso reazioni che rilasciano un gas come uno dei prodotti. All'aumentare della temperatura, queste reazioni diventeranno più esergoniche. Una reazione esotermica che rilascia calore, al contrario, sarà più esergonica a temperature più basse rispetto a quelle più alte. Tutte queste considerazioni svolgono un ruolo nel determinare se una reazione sarà spontanea.