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Gibbs-EnergieZoomA-Z

Fachgebiet - Thermodynamik

Die Gibbs-Energie G ist eine thermodynamische Zustandsfunktion und die Differenz aus Enthalpie H und dem Produkt aus absoluter Temperatur T und Entropie S:

G=HTS

Enthalpie H und innere Energie U sowie Gibbs-Energie G und Helmholtz-Energie A unterscheiden sich durch das Produkt aus Druck p und Volumen V:

G=HTSH=U+pVA=UTSG=A+pV

Wie bei der Helmholtz-Energie lässt sich aus dem 1. und 2. Hauptsatz ein ähnlicher Ausdruck für die Änderung der Gibbs-Energie ableiten, wenn für die innere Energie die Enthalpie eingesetzt wird:

1. HauptsatzdHd(pV)=δQ+δW2. HauptsatzdSδQTdG=d(HTS)0δQ=Änderung der WärmeδW=δWvol=pdV=Änderung der Arbeitmit dT=0 und dp=0

Bei reversiblen Zustandsänderungen (um die Gleichgewichtslage) ist die Gibbs-Energie null und bei irrreversiblen Änderungen negativ.

Während die Änderung der Helmholtz-Energie gleich der maximalen, reversiblen Arbeit Wmax ist, gibt die Änderung der Gibbs-Energie ΔG die reversible, maximale Nutzarbeit Wmax,N an. Die maximale Nutzarbeit ist die Differenz von maximaler Arbeit und Volumenarbeit Wvol:

ΔG=Wmax,N=WmaxWvol

Die Größe der möglichen Nutzarbeit ist daher ein Maß für die Triebkraft und Richtung einer isobaren, isothermen Zustandsänderung:

dG>0Änderung spontan in die entgegengesetzte RichtungdG=0GleichgewichtdG<0Änderung spontan in diese Richtung

z.B. kann eine Reaktion in Lösung bei konstantem Atmosphärendruck nur dann spontan in die angegebene Richtung ablaufen, wenn die Gibbs-Energie der Reaktion negativ ist und der Gleichgewichtszustand noch nicht erreicht ist.

Siehe auch J. W. Gibbs

Siehe auch: Helmholtz-Energie , Entropie

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

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Es wird die Konzentrationsabhängigkeit des chemischen Potenzials idealer und realer Mischungen gezeigt. Dazu wird die Aktivität und deren Koeffizienten eingeführt und deren Bedeutung für die thermodynamische Gleichgewichtskonstante behandelt.

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ChemieOrganische ChemieSubstitution

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Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Parameter besprochen, die die SN2 / E2-Konkurrenz und die SN1 / E1-Konkurrenz beeinflussen. Am Ende sollte der Leser dazu in der Lage sein, in Abhängigkeit von gegebenen Parametern den vorherrschenden Reaktionsmechanismus einer Reaktion vorherzusagen bzw. die Parameter für eine Reaktion so zu wählen, dass ein gewünschter Mechanismus in den Vordergrund tritt.

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