Calculadora de energía libre de Gibbs
Calcula el cambio de energía libre de Gibbs ΔG = ΔH − TΔS a partir del cambio de entalpía, el cambio de entropía y la temperatura. Comprueba si el proceso es espontáneo, a qué temperatura cambia (ΔG = 0), la constante de equilibrio y cómo varía ΔG con la temperatura.
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Cómo usar Calculadora de energía libre de Gibbs
- Ingresa ΔH (negativo si es exotérmica) y elige su unidad.
- Ingresa ΔS y su unidad; la mayoría de las tablas dan la entropía en J/(mol·K) y ΔH en kJ/mol.
- Ingresa la temperatura en K, °C o °F.
- Lee ΔG, el veredicto de espontaneidad y la temperatura de inversión.
- Revisa el gráfico y la tabla para ver cómo cambia ΔG a otras temperaturas.
Los cuatro casos de ΔH / ΔS
| ΔH | ΔS | ΔG = ΔH − TΔS | ¿Espontánea? | Ejemplo |
|---|---|---|---|---|
| − (exotérmica) | + | Siempre negativo | A todas las temperaturas | Combustión de combustibles |
| + (endotérmica) | − | Siempre positivo | Nunca | 6 CO₂ + 6 H₂O → glucosa + 6 O₂ sin aporte de energía |
| − | − | Negativo a T baja | Por debajo de T = ΔH/ΔS | Congelación del agua, síntesis de amoníaco |
| + | + | Negativo a T alta | Por encima de T = ΔH/ΔS | Fusión del hielo, descomposición del CaCO₃ |
Fórmulas usadas
| Magnitud | Fórmula | Notas |
|---|---|---|
| Cambio de energía libre de Gibbs | ΔG = ΔH − TΔS | T en kelvin, ΔH y ΔS en unidades de energía coherentes |
| Temperatura de inversión | T = ΔH ÷ ΔS | Solo tiene sentido cuando ΔH y ΔS tienen el mismo signo |
| Constante de equilibrio | K = e^(−ΔG°/RT) | R = 8.314462618 J/(mol·K) |
| Kelvin a partir de Celsius | T(K) = T(°C) + 273.15 | 298.15 K = 25 °C (temperatura estándar para ΔG°) |
Ejemplo: para la síntesis de amoníaco, N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃, ΔH° ≈ −92.2 kJ/mol y ΔS° ≈ −198.7 J/(mol·K). A 298.15 K, ΔG° = −92,200 − 298.15 × (−198.7) ≈ −32.96 kJ/mol (espontánea), y la reacción deja de ser espontánea por encima de unos 464 K.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la ecuación de la energía libre de Gibbs?
ΔG = ΔH − TΔS, donde ΔH es el cambio de entalpía, T la temperatura absoluta en kelvin y ΔS el cambio de entropía. Si ΔG es negativo, el proceso es espontáneo a esa temperatura; si es positivo, no lo es; y si es cero, el sistema está en equilibrio.
¿Por qué obtengo un resultado incorrecto al mezclar kJ y J?
La entalpía suele tabularse en kJ/mol y la entropía en J/(mol·K). Multiplicar T × ΔS da J/mol, así que debes convertir una de las dos antes de restar. Esta calculadora convierte todo a julios automáticamente; olvidar el factor 1000 es el error más común.
¿Cómo se halla la temperatura a la que una reacción se vuelve espontánea?
Iguala ΔG = 0 y despeja: T = ΔH ÷ ΔS (en unidades coherentes). Para CaCO₃ → CaO + CO₂ con ΔH ≈ +178.3 kJ/mol y ΔS ≈ +160.5 J/(mol·K), T ≈ 178,300 ÷ 160.5 ≈ 1,111 K, así que la descomposición es espontánea por encima de unos 838 °C.
¿Cuándo es espontánea una reacción a todas las temperaturas?
Cuando ΔH es negativo y ΔS es positivo, ambos términos hacen ΔG negativo, así que es espontánea a cualquier temperatura. Cuando ΔH es positivo y ΔS negativo, nunca es espontánea. Cuando ambos tienen el mismo signo, decide la temperatura.
¿Qué relación hay entre ΔG y la constante de equilibrio?
Para valores estándar, ΔG° = −RT ln K, así que K = e^(−ΔG°/RT) con R = 8.314 J/(mol·K). Un ΔG° negativo da K > 1 (se favorecen los productos) y un ΔG° positivo da K < 1.
¿Espontánea significa rápida?
No. La espontaneidad es una cuestión de termodinámica, no de velocidad. La conversión del diamante en grafito tiene un ΔG negativo a temperatura ambiente, pero es tan lenta que nunca se observa. La velocidad de reacción depende de la energía de activación, que ΔG no indica.
¿ΔH y ΔS son constantes con la temperatura?
No exactamente, pero cambian lentamente, así que tratarlos como constantes es la aproximación habitual y da buenas estimaciones en rangos de temperatura moderados. Para trabajos precisos a temperaturas muy distintas, usa valores medidos a esa temperatura.
¿Se prueban todas las herramientas de FreeToolCabin para comprobar su calidad y precisión?
Sí. Cada herramienta del sitio pasa pruebas automáticas en navegadores reales para comprobar que el resultado es correcto y que no hay errores. Si encuentras un fallo o tienes una sugerencia, escríbenos a [email protected] y lo revisaremos.