6.3. Gibbsova funkce

Gibbsova funkce (někdy označovaná jako Gibbsova energie nebo volná entalpie) je jedna ze stavových veličin systému a je funkcí jiných stavových veličin (P, T, složení). Z hlediska geologických procesů je tato stavová funkce důležitá, protože její změny probíhají spolu se změnou teploty a tlaku. Pro uzavřený systém za rovnováhy je možné definovat změnu Gibbsovy funkce jako:
dG = VdP – SdT,
kde objem systému (V) a jeho entropie (S) jsou konstantní a proměnnými jsou teplota (T) a tlak (P).

Absolutní hodnota Gibbsovy funkce není stanovena, vychází se z dohody, že za standardních podmínek je hodnota Gibbsovy funkce pro každý prvek nulová. Za daných podmínek, tj. při určitém tlaku a teplotě, je systém v rovnováze, pokud bylo dosaženo minima Gibbsovy funkce.

Pro libovolnou reakci platí, že její celková hodnoty Gibbsova funkce je rovna rozdílu hodnot Gibbsovy funkce produktů a reaktantů:

G_celk. = G_prod. – G_reakt.

Pro průběh reakce pak platí:

• celková hodnota Gibbsovy funkce reakce je menší než 0 – stabilní jsou produkty

• celková hodnota Gibbsovy funkce reakce je rovna 0 – reakce je v rovnováze

• celková hodnota Gibbsovy funkce reakce je větší než 0 – stabilní jsou reagující látky

Gibbsovu funkci lze využít pro stanovení stability minerálů a sestavení tzv. fázových diagramů (viz kapitola 6.5.). Je-li reakce mezi dvěma fázemi (minerály) v rovnováze, jsou si rovny Gibbsovy funkce reaktantů a produktů (index p a r značí produkty a reaktanty, V je molární objem):

V_rdP – S_rdT = V_pdP – S_pdP

odtud pak dalšími úpravami

(V_p – V_r)dP = (S_p – S_r)dT

pro celou reakci také

dP / dT = delS / delV,

kde del S je S_p – S_r  a del V je V_p – V_r.

Reagují-li dvě fáze, pak výraz dP/dT je směrnice křivky jejich fázového rozhraní ve fázovém diagramu (obrázek 63-1) a výraz delS/delV získáme výpočtem z termodynamických tabulek. Tímto obecným postupem lze stanovit fázová rozhraní pro reakce různých minerálů i v poměrně komplikovaných systémech.