Formelsammlung Physikalische Chemie/ Thermodynamik

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Freie Enthalpie / Gibbs-Energie

$\Delta G<0$ : exergone Reaktion, die unter den gegebenen Bedingungen (Konzentrationen) spontan abläuft;
$\Delta G=0$ : Gleichgewichtssituation, keine Reaktion;
$\Delta G>0$ : endergone Reaktion, deren Ablauf in der angegebenen Richtung Energiezufuhr erfordern würde.

Definition

G\;=\;H-\;T\cdot S

Hinweis: Die Energie wird häufig in kJ (10³ Joule) angegeben.

Freie Reaktionsenthalphie

Standardbedingungen

\Delta _{R}G^{\circ }=\Delta _{R}B^{\circ }+nRT\cdot \ln Q

$\Delta _{R}B^{\circ }$ : Produkte - Edukte mit stöchiometrischen Faktoren
Q nach Massenwirkungsgesetz
R universelle Gaskonstante 8,314 J/mol K
Temperatur T in Kelvin

Reaktion mit Gleichgewichtsfaktor

\Delta _{R}G=\Delta _{R}G^{\circ }+RT\cdot \ln Q

Reaktion im Gleichgewicht

\Delta _{R}G^{\circ }=-RT\cdot \ln K

Elektrochemie

\mathrm {\quad } \Delta _{R}G=-z\cdot F\cdot \Delta E

(z: übertragene Elektronen, F: Faradaykonstante: 96480 As/mol, $\Delta E$ : Zellspannung, Einheit: As * V = J)

ideales Gasgesetz

pV=nRT

(p = Druck, V = Volumen, n = Stoffmenge, R = ideale Gaskonstante: 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹, T = Temperatur)

Volumenarbeit

isotherm und reversibel

dW=-p\ dV

(dW = Änderung der Energie, p = Druck, dV = Volumenänderung)

W=-nRT\cdot \ln \left({\frac {V_{2}}{V_{1}}}\right)

(W = Arbeit, n = Stoffmenge, R = ideale Gaskonstante, T = Temperatur, V₁ = Volumen zu Anfang, V₂ = Volumen zum Schluss)

isotherm und irreversibel

W=-p_{ex}\ \Delta V

(W = Arbeit, p_ex = Druck, ΔV = Volumenänderung)

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