La energía libre de Gibbs responde la pregunta que eventualmente se hace todo químico sobre una reacción: ¿ocurrirá por sí sola? Al combinar cuánto calor libera o absorbe una reacción (ΔH) con cuánto desorden crea o elimina (ΔS) a una temperatura dada, el ΔG da un único número cuyo signo resuelve la cuestión — al menos si la reacción es termodinámicamente favorable, no necesariamente qué tan rápido corre.

Cómo se calcula el ΔG

La ecuación de la energía libre de Gibbs, ΔG = ΔH − TΔS, pondera dos tendencias en competencia: las reacciones tienden a liberar energía (favoreciendo un ΔH negativo) y tienden a aumentar el desorden (favoreciendo un ΔS positivo), y la temperatura controla cuánto importa el término de entropía. A baja temperatura domina el término ΔH; a alta temperatura domina el término TΔS. El desajuste de unidades entre ΔH (kJ) y ΔS (J/K) es la trampa clásica del cálculo — el ΔS debe convertirse a kJ/K (dividir entre 1000) antes de poder restarse de ΔH, y esta calculadora hace esa conversión automáticamente.

Interpretando el signo del ΔG

Un ΔG negativo significa que la reacción es espontánea (exergónica) — puede avanzar sin entrada de energía externa, aunque puede seguir siendo lenta si la energía de activación es alta. Un ΔG positivo significa que la reacción es no espontánea (endergónica) tal como está escrita; requiere entrada continua de energía para avanzar, o podría correr espontáneamente en la dirección inversa. Un ΔG en o cerca de cero significa que el sistema está en o cerca del equilibrio, donde las velocidades directa e inversa se equilibran aproximadamente.

Por qué la espontaneidad puede invertirse con la temperatura

Como la temperatura multiplica el término de entropía, la espontaneidad de una reacción puede invertirse al cambiar la temperatura siempre que ΔH y ΔS tengan el mismo signo. Si ΔH > 0 y ΔS > 0 (absorbe calor, aumenta el desorden), la reacción se vuelve espontánea solo por encima de una temperatura de cruce. Si ΔH < 0 y ΔS < 0 (libera calor, disminuye el desorden), es espontánea solo por debajo de una temperatura de cruce. Cuando ΔH y ΔS tienen signos opuestos, la reacción es espontánea a cualquier temperatura (ΔH < 0, ΔS > 0) o nunca es espontánea a ninguna temperatura (ΔH > 0, ΔS < 0) — la pestaña Temperatura de Cruce señala esto devolviendo una temperatura negativa u otra no física.