Wissenschaft

Was ist Gibbs freie Energie in der Chemie?

In den frühen Tagen der Chemie verwendeten Chemiker den Begriff „Affinität“, um die Kraft zu beschreiben, die für chemische Reaktionen verantwortlich ist. In der Neuzeit wird Affinität Gibbs freie Energie genannt.

 

Definition

Gibbs freie Energie  ist ein Maß für das Potenzial für reversible oder maximale Arbeit, die ein System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck leisten kann. Es ist eine thermodynamische Eigenschaft, die 1876 von Josiah Willard Gibbs definiert wurde, um vorherzusagen, ob ein Prozess bei konstanter Temperatur und konstantem Druck spontan ablaufen wird. Gibbs freie Energie G ist definiert als

G=H – TS

wobei H , T und S die Enthalpie. Temperatur und Entropie sind. Die SI- Einheit für Gibbs-Energie ist das Kilojoule.

Änderungen der freien Gibbs-Energie G entsprechen Änderungen der freien Energie für Prozesse bei konstanter Temperatur und konstantem Druck. Die Änderung der Gibbs-Änderung der freien Energie ist die maximale Nichtexpansionsarbeit, die unter diesen Bedingungen in einem geschlossenen System erzielt werden kann. ΔG ist negativ für spontane Prozesse. positiv für nicht spontane Prozesse und null für Prozesse im Gleichgewicht.

Gibbs freie Energie ist auch bekannt als (G), Gibbs ‚freie Energie, Gibbs Energie oder Gibbs Funktion. Manchmal wird der Begriff „freie Enthalpie“ verwendet, um sie von der freien Helmholtz-Energie zu unterscheiden.

Die von der Internationalen Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) empfohlene Terminologie lautet Gibbs-Energie oder Gibbs-Funktion.

 

Positive und negative freie Energie

Das Vorzeichen eines Gibbs-Energiewertes kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine chemische Reaktion spontan abläuft oder nicht. Wenn das Vorzeichen für ΔG positiv ist, muss zusätzliche Energie eingegeben werden, damit die Reaktion stattfinden kann. Wenn das Vorzeichen für ΔG negativ ist, ist die Reaktion thermodynamisch günstig und tritt spontan auf.

Nur weil eine Reaktion spontan auftritt, heißt das nicht, dass sie schnell auftritt. Die Bildung von Rost (Eisenoxid) aus Eisen erfolgt spontan, erfolgt jedoch zu langsam, um beobachtet zu werden. Die Reaktion:

C (s) Diamant  → C (s) Graphit

hat auch ein negatives ΔG bei 25 ° C und 1 Atmosphäre, jedoch scheinen sich Diamanten nicht spontan in Graphit zu verwandeln.

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