Jabarkan Josiah Willard Gibbs dari Sejarah kimia

Karya fisikawan matematika Amerika J. Willard Gibbs pada aplikasi termodinamika sangat berperan dalam mengubah kimia fisik menjadi sains deduktif yang ketat. Selama tahun 1876 sampai 1878, Gibbs meneliti prinsip-prinsip termodinamika, menerapkannya pada proses kompleks yang terlibat dalam reaksi kimia. Ia menemukan konsep potensial kimia, atau "bahan bakar" yang membuat reaksi kimia bekerja. Pada tahun 1876 ia menerbitkan kontribusinya yang paling terkenal, "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances", sebuah kompilasi karyanya tentang termodinamika dan kimia fisik yang mengemukakan konsep energi bebas untuk menjelaskan dasar fisika kesetimbangan kimia. Kandungan esai ini adalah awal dari teori Gibbs mengenai fase materi: dia menganggap setiap keadaan materi merupakan fase, dan setiap zat adalah komponen. Gibbs mengambil semua variabel yang terlibat dalam reaksi kimia - suhu, tekanan, energi, volume, dan entropi - dan memasukkannya ke dalam satu persamaan sederhana yang dikenal sebagai kaidah fase Gibbs.

Isi makalah ini mungkin merupakan kontribusinya yang paling menonjol, pengenalan konsep energi bebas, yang sekarang secara universal disebut energi bebas Gibbs untuk menghormatinya. Energi bebas Gibbs menghubungkan kecenderungan sistem fisika atau kimia untuk secara bersamaan menurunkan energinya dan meningkatkan ketakteraturannya, atau entropi, dalam proses alami spontan. Pendekatan Gibbs memungkinkan para peneliti untuk menghitung perubahan energi bebas dalam prosesnya, seperti dalam reaksi kimia, dan seberapa cepat hal itu akan terjadi. Karena hampir semua proses kimia dan banyak proses fisika melibatkan perubahan semacam itu, karyanya telah secara signifikan mempengaruhi aspek teoretis dan pengalaman dari sains ini. Pada tahun 1877, Ludwig Boltzmann menetapkan derivasi statistika dari banyak konsep penting fisika dan kimia, termasuk entropi, dan distribusi kecepatan molekul dalam fase gas. Bersama Boltzmann dan James Clerk Maxwell, Gibbs menciptakan sebuah cabang baru dari teori fisika yang disebut mekanika statistika (istilah yang dia ciptakan), yang menjelaskan hukum termodinamika sebagai konsekuensi dari sifat statistik ensambel besar partikel. Gibbs juga meneliti penerapan persamaan Maxwell terhadap masalah optik fisik. Derivasi Gibbs dari hukum fenomenologis termodinamika dari sifat statistik sistem dengan banyak partikel disajikan dalam buku teks utamanya yang sangat berpengaruh Elementary Principles in Statistical Mechanics, yang diterbitkan pada tahun 1902, setahun sebelum kematiannya. Dalam karyanya itu, Gibbs meninjau kembali hubungan antara hukum termodinamika dan teori statistika gerakan molekul. Melampaui fungsi asli dengan jumlah parsial deret Fourier pada titik diskontinuitas dikenal sebagai fenomena Gibbs.