Изобарный потенциал связан с энтальпией, энтропией и температурой соотношение

G = H-TS

Характер изменения изобарного потенциала позволяет судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса и подчиняется уравнению

∆G = ∆H - T∆S

где ∆G — изменение изобарного потенциала; ∆H — изменение энтальпии; ∆S — изменение энтропии; Т — абсолютная температура.

Направление процесса определяется соотношением ∆H и T∆S, так как величина ∆H отражает стремление частиц к объединению в более крупные сочетания, т. е. способность их к агрегации, а величина ∆S отражает противоположную тенденцию — стремление к беспорядочному расположению частиц, к их разъединению. Следовательно, знак изобарного потенциала ∆G зависит от соотношения ∆H и T∆S и определяет направление течения процесса, так как при данных условиях реакции протекают самопроизвольно в сторону уменьшения изобарного потенциала. Поэтому чем большим возрастанием энтропии и большим уменьшением энтальпии сопровождаются реакции, тем больше уменьшение изобарного потенциала и тем полнее она протекает в прямом направлении.

В качестве примера рассмотрим распад перекиси водорода при 298 К и атмосферном давлении:

2Н2О2 (г) 2Н2О (г) + О2 (г); ∆G = — 250 кДж

В этом случае энтальпия уменьшается (∆H<0), а энтропия возрастает (∆S>0), поэтому и ∆G<0. Происходит самопроизвольный экзотермический процесс разложения перекиси водорода.

Если же энтропия уменьшается (∆S<0), а энтальпия увеличивается (∆H>0), то величина изобарного потенциала больше нуля (∆G>0) и процесс самопроизвольно не протекает. Например, взаимодействие азота с кислородом при 298 К и атмосферном давлении должно соответствовать уравнению

N2 (г) + 2О2 (г) 2NO2 (r); ∆G = 104 кДж

Эта реакция самопроизвольно не протекает, так как она сопровождается понижением энтропии и увеличением энтальпии. Реакция эндотермическая, поэтому изменение изобарного потенциала положительно. Чтобы такой процесс проходил, требуется поступление энергии извне.

Если в системе не происходит ни энергетических изменений (∆H=0), ни изменения степени беспорядка (∆S=0), тогда ∆G=0 и система находится в состоянии равновесия.

Таким образом, использование изобарного потенциала позволяет получить однозначный ответ на вопрос о принципиальной возможности самопроизвольного протекания того или иного процесса в заданном направлении при данных условиях и дать количественную оценку движущей силы. Чем больше по абсолютной величине значение изобарного потенциала, тем больше движущая сила реакции. Поэтому при ∆G<0 процесс может протекать только в прямом направлении, при ∆G>0 возможна только обратная реакция, при ∆G=0 система находится в состоянии химического равновесия.