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Chemisches Potenzial realer Gase – Fugazität

Fugazität und chemisches Gleichgewicht

Für ideale Mischungen lautet das chemische Potenzial eines Reaktanden k

  μk p , T = G m , k p + R T ln x k = G m , k p° + R T ln p p° + R T ln p k p = G m , k p° + R T ln p k p°

mit x k = p k / p .

Als ersten Ansatz zur Korrektur für reales Gasverhalten substituieren wir die Gibbs-Energie des reinen idealen Gases durch jene des reinen realen Gases. Dies ergibt

  μk p , T = μ k o p° , T + R T ln f ( p , T ) p + R T ln x k = μ k o p° , T + R T ln f k ( p , T ) p° .

Die Fugazität f des reinen Gases und x k sind dabei zur Partialfugazität f k = x k f  zusammengeführt worden. Für eine homogene Gasreaktion gilt damit die folgende Gibbs-Reaktionsenergie (auch als Reaktionsarbeit bezeichnet).

d G d x = : ΔrG = k ν k μk = k ν k μ k o + R T k ν k ln f k ( p , T ) p°

Im Gleichgewicht ist die Gibbs-Reaktionsenergie Gl. (3) gleich Null, sodass für die Gibbs-Standardreaktionsenergie die folgende Gleichung entsteht.

ΔrG° = - R T ln k f k p° ν k

Für die thermodynamische Gleichgewichtskonstante K resultiert demnach

K : = e - ΔrG° / R T = k f k p° ν k .
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