Die Gibbs-Energie oder auch Freie Enthalpie ist eine Zustandsgröße, die ein Potential in der Thermodynamik beschreibt. Was es damit auf sich hat, zeigen wir dir in diesem Beitrag und im Video .
Inhaltsübersicht
Herleitung der Freien Enthalpie und der Gibbs-Energie
Durch die Ermittlung der Reaktionsenthalpie können wir feststellen, ob eine Reaktion exo- oder endotherm abläuft. Worüber sie uns allerdings keine Auskunft gibt ist, ob die Reaktion freiwillig, also von selbst, abläuft oder eben nicht. Es gibt nämlich auch viele Reaktionen, die zwar spontan beziehungsweise freiwillig ablaufen, bei denen sich das Gemisch aber während der Reaktion abkühlt.
Die Reaktionsfreudigkeit in Form der Gibbs-Energie
Die sogenannte Triebkraft oder Reaktionsfreudigkeit der Reaktion wird durch die Gibbs-Energie ausgedrückt und als 
bezeichnet. Sie wird über die Gibbs-Helmholtz-Gleichung mit Hilfe der Enthalpie 
und der Entropie 
wie folgt ermittelt:
Der Term „ 
“ beschreibt die Enthalpie und kann damit durch ersetzt werden. Wenn du dir an dieser Stelle nicht mehr ganz sicher bist, wieso das so ist, schau dir doch am besten unser Beitrag zur Enthalpie an.
Wir erhalten also:
beziehungsweise
ΔH und ΔS kann man folgendermaßen kombinieren:
| H | S > 0 | Delta G | T ist für die Intensität bestimmend |
| H | S | Temperaturabhängig freiwillig | Dissoziation eines molekularen Gases |
| H > 0 | S > 0 | Freiwillig möglich | Ammoniaksynthese |
| H > 0 | S | Thermisch nicht möglich | Photosynthese |
Der Zusammenhang der Temperatur und der Gibbs-Helmholtz- Gleichung
Wie man an der Formel sieht, hängt der Einfluss der Entropie auf die Reaktionsfreudigkeit unmittelbar mit der Temperatur T zusammen. Hierbei solltest du beachten, dass die Temperatur in der Thermodynamik immer als absolute Temperatur in Kelvin angegeben werden muss.
Ähnlich wie bei der Enthalpie gibt es auch bei der freien Enthalpie beziehungsweise Gibbs-Energie weitere intensive Zustandsgrößen. Man unterscheidet auch hier zwischen der molaren und spezifischen Gibbs-Energie.
Die molare Gibbs-Energie wird in Joule pro Mol angegeben und bezieht sich auf die Stoffmenge n.
Die spezifische Gibbs-Energie wird in Joule pro kg angegeben und bezieht sich auf die Masse m.
Studyflix vernetzt: Hier ein Video aus einem anderen Bereich
Wie verschiedene Werte der Gibbs-Energie Reaktionen beinflussen
Die Reaktion läuft freiwillig und spontan ab, sobald kleiner als 0 ist, es sich also um eine exergone Reaktion handelt.
Wenn größer als 0 ist, bezeichnet man die Reaktion als endergon. Ist gleich Null, haben wir einen Gleichgewichtszustand vorliegen.
Nun weißt du also wie du beurteilen kannst, ob eine Reaktion von selbst abläuft oder nicht. Viel Erfolg!
Freie Enthalpie / Gibbs-Energie — häufigste Fragen
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Freie Enthalpie / Gibbs-Energie — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Was ist die Gibbs-Energie G?Die Gibbs-Energie
(freie Enthalpie) ist eine Zustandsgröße, die die Reaktionsfreudigkeit eines Systems bei gegebener Temperatur beschreibt. Sie verknüpft Enthalpie und Entropie über 
. Änderungen 
zeigen, ob eine Reaktion von selbst ablaufen kann.
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Was ist der Unterschied zwischen Enthalpie und freier Enthalpie?Die Enthalpie
beschreibt, ob bei einer Reaktion Wärme frei wird oder aufgenommen wird, also ob sie exotherm oder endotherm ist. Die freie Enthalpie bzw. Gibbs-Energie berücksichtigt zusätzlich die Entropie 
und die Temperatur 
und sagt damit etwas über die Freiwilligkeit der Reaktion aus.
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Was bedeutet Delta G gleich null?
bedeutet, dass die Reaktion im Gleichgewicht ist. Dann gibt es keine Triebkraft mehr in eine Richtung, sodass sich die Zusammensetzung des Gemischs im Mittel nicht weiter ändert. Hin- und Rückreaktion halten sich dabei die Waage.
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Ist ein positives Delta G gut?Ein positives ist im thermodynamischen Sinn nicht günstig für das freiwillige Ablaufen der betrachteten Reaktion, weil die Reaktion dann endergon ist. Unter diesen Bedingungen läuft die Reaktion nicht spontan in Vorwärtsrichtung ab und benötigt eine Energiezufuhr. In umgekehrter Richtung wäre entsprechend negativ.
Thermodynamik verstehen
Die freie Enthalpie oder Gibbs-Energie gehört zur Thermodynamik und ist eine wichtige Größe für chemische und technische Prozesse. Wer sich mit Thermodynamik beschäftigt, betrachtet Energieumsätze, Wärme, Arbeit und den Einfluss der Temperatur auf Zustandsgrößen. Dabei wird klar, unter welchen Bedingungen ein Prozess freiwillig abläuft oder ins Gleichgewicht kommt. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.
