Energia Livre de Gibbs

Energia livre é a energia da qual o processo dispõe para realizar trabalho útil à temperatura e pressão constantes.

Visto que em um processo a energia nunca é totalmente convertida em trabalho, a fração de energia útil do sistema, isto é, que realiza o trabalho, é considerada a energia livre.

A grandeza da energia livre só é usada para calcular variações que ocorrem nos sistemas, e não para sistemas estáticos. Ela é simbolizada por ?G. É também denominada Energia Livre de Gibbs, pois foi proposta em 1878, pelo físico americano Josiah Willard Gibbs (1839-1903), com a finalidade de avaliar a espontaneidade do sistema.

Seu cálculo é dado pela expressão matemática abaixo, que é costumeiramente chamada de equação de Gibbs-Helmholtz:

?G = ?H – T. ?S

Os valores de ?G para cada processo podem indicar a maior ou menor espontaneidade de uma reação. Se o valor de ?G der negativo, significa que a energia livre do sistema reduziu, ou seja, realizou-se trabalho, sendo, portanto, um processo espontâneo. O contrário também é verdadeiro, se o valor de ?G for positivo, o processo não é espontâneo; e, se der igual a zero, significa que o sistema está em equilíbrio e não houve variação das substâncias envolvidas. Isso ocorre na ebulição normal da água, em que a temperatura permanece constante.

A espontaneidade de uma reação envolve, portanto, o valor da entalpia (?H) e o da entropia (?S), que fornecerão o valor da energia livre (?G), já que a temperatura em kelvin é sempre positiva. Alguns exemplos de como essa espontaneidade é determinada são mostrados na tabela a seguir: