Gibbs-Energie (Freie Enthalpie)
Die Gibbs-Energie bestimmt die Spontaneität chemischer Reaktionen: ΔG < 0 → spontan, ΔG > 0 → nicht spontan.
Formel
\Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta SVariablen & Einheiten – Gibbs-Energie (Freie Enthalpie)
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| ΔG | Änderung der freien Enthalpie | kJ/mol |
| ΔH | Änderung der Enthalpie (Wärme) | kJ/mol |
| T | Temperatur | K |
| ΔS | Änderung der Entropie | J/(mol·K) |
Herleitung & Hintergrund – Gibbs-Energie (Freie Enthalpie)
Josiah Willard Gibbs entwickelte 1876 die thermodynamische Potentialfunktion. ΔG° = −RT·ln K verknüpft Thermodynamik mit Gleichgewichtskonstante. ATP-Hydrolyse in Zellen: ΔG° = −30,5 kJ/mol (exergon).
Rechenbeispiel
Kompromisskompromisslose Reaktion: ΔH = −100 kJ/mol (exotherm), ΔS = +200 J/(mol·K). Bei T = 500 K: ΔG = −100.000 − 500×200 = −200 kJ/mol → spontan.
Anwendungsgebiete
Biochemie (ATP-Zyklus), Metallurgie (Verhüttung), Batterietechnik, Chemische Produktion
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Frage (Vorderseite)
Was beschreibt die Formel ΔG = ΔH − TΔS? Nenne alle Variablen und Einheiten.
Antwort (Rückseite)
Die Gibbs-Energie bestimmt die Spontaneität chemischer Reaktionen: ΔG < 0 → spontan, ΔG > 0 → nicht spontan.. ΔG: Änderung der freien Enthalpie (kJ/mol); ΔH: Änderung der Enthalpie (Wärme) (kJ/mol); T: Temperatur (K); ΔS: Änderung der Entropie (J/(mol·K)).
Wissenschaftliche Quellen
- [1]Gibbs, J.W. (1876). On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Trans. Connecticut Academy.
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