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Calculadora de energía libre de Gibbs: ΔG, espontaneidad y constante de equilibrio

Q: ¿Qué relación hay entre ΔG° y la constante de equilibrio?

ΔG° = −RT·ln K. Un ΔG° negativo da K > 1 (predominan los productos) y uno positivo da K < 1 (predominan los reactivos).

Calcula ΔG a partir de ΔH, ΔS y la temperatura: si la reacción es espontánea, la temperatura de inversión donde ΔG = 0, la constante K y ΔG fuera de condiciones estándar.

ΔH (cambio de entalpía)

ΔS (cambio de entropía)

Temperatura

Cociente de reacción Q (1 en condiciones estándar)

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Cómo funciona

ΔG° = ΔH° − TΔS° · ΔG = ΔG° + RT·ln Q · K = e^(−ΔG°/RT) · T de inversión = ΔH° ÷ ΔS°

La energía libre de Gibbs pone en la balanza la tendencia a bajar la energía (ΔH) y la tendencia al desorden (ΔS) a una temperatura dada. Un ΔG negativo significa que la reacción directa es espontánea en esas condiciones, aunque no necesariamente rápida. Cuando ΔH y ΔS tienen el mismo signo, la espontaneidad cambia en la temperatura de inversión: las reacciones exotérmicas que pierden entropía (como la síntesis del amoniaco) se ven favorecidas a baja temperatura, y las endotérmicas que ganan entropía, con calor. El término con Q muestra qué tan lejos del equilibrio está una mezcla real.

Ejemplo resuelto

En el proceso Haber, N₂ + 3H₂ → 2NH₃, ΔH = −92.2 kJ/mol y ΔS = −198.7 J/(mol·K). A 298.15 K: ΔG° = −92.2 − 298.15 × (−0.1987) ≈ −32.96 kJ/mol, espontánea, con K ≈ 5.9 × 10⁵. La temperatura de inversión es 92.2 ÷ 0.1987 ≈ 464 K (unos 191 °C): por encima deja de ser espontánea, por eso la industria usa catalizadores y alta presión en vez de solo calor.

Preguntas frecuentes

¿Por qué una reacción espontánea a veces no ocurre?

Porque ΔG no dice nada de la velocidad. El paso de diamante a grafito es espontáneo, pero su energía de activación es tan alta que, a temperatura ambiente, no ocurre a una velocidad apreciable.

¿En qué unidades van ΔH y ΔS?

En las tablas ΔH suele venir en kJ/mol y ΔS en J/(mol·K). La calculadora hace la conversión, pero si lo resuelves a mano recuerda que 1 kJ = 1,000 J y divide ΔS entre 1,000.

¿Cómo sé si una reacción es espontánea según los signos de ΔH y ΔS?

Si ΔH < 0 y ΔS > 0, es espontánea a cualquier temperatura; si ΔH > 0 y ΔS < 0, nunca lo es. Si ambos son negativos, es espontánea a baja temperatura, y si ambos son positivos, a alta temperatura.

¿Qué relación hay entre ΔG° y la constante de equilibrio?

ΔG° = −RT·ln K. Un ΔG° negativo da K > 1 (predominan los productos) y uno positivo da K < 1 (predominan los reactivos).

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