En termodinámica , la energía libre de Gibbs (o energía de Gibbs ; símbolo ) es un potencial termodinámico que se puede utilizar para calcular la cantidad máxima de trabajo que puede realizar un sistema termodinámicamente cerrado a temperatura y presión constantes . También proporciona una condición necesaria para procesos tales como reacciones químicas que pueden ocurrir bajo estas condiciones.
El cambio de energía libre de Gibbs ( , medido en julios en el SI ) es la cantidad máxima de trabajo sin expansión que se puede extraer de un sistema cerrado (uno que puede intercambiar calor y trabajo con su entorno, pero no materia) a temperatura fija y presión. Este máximo sólo puede alcanzarse en un proceso completamente reversible . Cuando un sistema se transforma reversiblemente de un estado inicial a un estado final bajo estas condiciones, la disminución de la energía libre de Gibbs es igual al trabajo realizado por el sistema a su entorno, menos el trabajo de las fuerzas de presión . [1]
La energía de Gibbs es el potencial termodinámico que se minimiza cuando un sistema alcanza el equilibrio químico a presión y temperatura constantes cuando no se aplica un voltaje electrolítico. Su derivada con respecto a la coordenada de reacción del sistema se anula en el punto de equilibrio. Como tal, es necesaria una reducción de para que una reacción sea espontánea en estas condiciones.
El concepto de energía libre de Gibbs, originalmente llamado energía disponible , fue desarrollado en la década de 1870 por el científico estadounidense Josiah Willard Gibbs . En 1873, Gibbs describió esta "energía disponible" como [2] : 400
la mayor cantidad de trabajo mecánico que se puede obtener de una cantidad dada de cierta sustancia en un estado inicial dado, sin aumentar su volumen total o permitir que el calor pase hacia o desde cuerpos externos, excepto que al final de los procesos son dejados en su estado inicial.
El estado inicial del cuerpo, según Gibbs, se supone que es tal que "se puede hacer que el cuerpo pase de él a estados de energía disipada mediante procesos reversibles ". En su obra magna de 1876 Sobre el equilibrio de las sustancias heterogéneas , un análisis gráfico de los sistemas químicos multifásicos, se comprometió por completo con sus pensamientos sobre la energía libre de químicos.