Gibbs-Energie berechnen

Der Rechner bestimmt die Gibbs-Energie ΔG = ΔH − TΔS aus der Reaktionsenthalpie, der Reaktionsentropie und der Temperatur. Für das Verdampfen von Wasser (ΔH = 44,01 kJ/mol, ΔS = 118,8 J/(mol·K)) ergeben sich bei 298 K +8,61 kJ/mol: Bei Raumtemperatur läuft der Vorgang nicht freiwillig ab.

Beispiel: Enthalpieänderung ΔH 44,01 kJ/mol · Entropieänderung ΔS 118,8 J/(mol·K) · Temperatur 298 · Temperatureinheit: Kelvin (K) → ΔG: ΔG = 8,61 kJ/mol – nicht freiwillig, endergon (ΔG > 0). Quelle: OpenStax Chemistry 2e, 16.4 Free Energy – ΔG = ΔH − TΔS, Table 16.3 (spontaneity), four sign cases, T = ΔH/ΔS at ΔG = 0, ΔG° = −RT ln K with R = 8.314 J/(K·mol), Table 16.4; Examples 16.7 (vaporization of water, 8.6 kJ at 298 K), 16.8 (HgO), 16.11 (boiling point estimate 370.5 K), 16.13 (Ksp of AgCl) (read 10.10.2026). Stand: .

kJ/mol
J/(mol·K)
Die Entropie steht meist in J, die Enthalpie in kJ – der Rechner gleicht die Einheiten an.
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Ergebnis

ΔG
ΔG = 8,61 kJ/mol – nicht freiwillig, endergon (ΔG > 0)
Rechenweg
GrößeWert
ΔH44,01 kJ/mol
ΔS118,8 J/(mol·K)
Temperatur T298,00 K = 24,85 °C
T·ΔS298,00 K × 118,8 J/(mol·K) ÷ 1000 = 35,40 kJ/mol
ΔG = ΔH − T·ΔS44,01 − (35,40) = 8,61 kJ/mol
Vorgangnicht freiwillig, endergon (ΔG > 0)
VorzeichenfallΔH > 0, ΔS > 0: oberhalb der Umschlagtemperatur freiwillig
Umschlagtemperatur (ΔG = 0)44,01 × 1000 ÷ 118,8 = 370,5 K = 97,3 °C
Gleichgewichtskonstante K (wenn ΔH° und ΔS° Standardwerte sind)e^(−ΔG°/RT) = 0,031
Berechnet mit ΔG = ΔH − TΔS und K = e^(−ΔG°/RT), R = 8,314 J/(K·mol). ΔH und ΔS gelten als konstant; Tabellenwerte für 298 K liefern bei anderen Temperaturen nur einen Richtwert.

So wird gerechnet

Die Änderung der Gibbs-Energie ist ΔG = ΔH − TΔS. Ist ΔG negativ, läuft der Vorgang freiwillig ab (exergon), ist ΔG positiv, nicht (endergon); ΔG = 0 bedeutet Gleichgewicht. So führt das Lehrbuch OpenStax Chemistry 2e die freie Energie nach J. Willard Gibbs ein: Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck fasst ΔG die Enthalpieänderung ΔH und die Entropieänderung ΔS des Systems zusammen. Im Deutschen heißt sie auch freie Enthalpie. T ist die absolute Temperatur in Kelvin und immer positiv.

Einheit: kJ und J nicht verwechseln

ΔG und ΔH stehen meist in kJ/mol, ΔS dagegen in J/(mol·K). Deshalb wird T·ΔS durch 1000 geteilt, bevor man es von ΔH abzieht – sonst ist das Ergebnis um den Faktor 1000 falsch.

Beispiele zur Gibbs-Energie

ΔH (kJ/mol)ΔS (J/(mol·K))T (K)ΔG (kJ/mol)
44,01118,82988,61
44,01118,8373−0,30
90,46107,4298,1558,44
−10050298−114,90
50−10029879,80
−50−100298−20,20
−50−10060010,00

Die erste Zeile ist Beispiel 16.7 aus OpenStax, das Verdampfen von Wasser: 44,01 kJ − 298 K × 118,8 J/K ÷ 1000 = 44,01 − 35,40 = 8,61 kJ (im Buch gerundet 8,6 kJ). Sieden ist bei 25 °C also nicht freiwillig. Die dritte Zeile ist die Zersetzung von gelbem Quecksilber(II)-oxid (Beispiel 16.8); das Buch druckt 58,45 kJ/mol, genau gerechnet sind es 58,44. Die letzten vier Zeilen nutzen runde Zahlen, um die vier Vorzeichenfälle zu zeigen (berechnet).

Wann ist ΔG negativ?

Haben ΔH und ΔS dasselbe Vorzeichen, wechselt ΔG bei T = ΔH/ΔS das Vorzeichen. Für Wasser: 44 010 J ÷ 118,8 J/K = 370,5 K = 97,3 °C. OpenStax schätzt so den Siedepunkt ab und vergleicht mit dem anerkannten Wert 373,2 K; der Unterschied kommt daher, dass die Daten bei 298 K gemessen sind.

Gibbs-Energie und Gleichgewichtskonstante

Mit Standardwerten verbindet ΔG° = −RT ln K die Gibbs-Energie mit der Gleichgewichtskonstante (R = 8,314 J/(K·mol)): ΔG° = 55,7 kJ/mol für das Lösen von AgCl bei 298,15 K ergibt K = 1,74 × 10⁻¹⁰. Ein negatives ΔG° bedeutet K > 1, ein positives K < 1. Wie stark eine Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur abhängt, zeigt der Rechner zur Arrhenius-Gleichung; Druck, Volumen und Temperatur eines Gases verknüpft das ideale Gasgesetz.

Häufige Fragen

Wie lautet die Formel der Gibbs-Energie?

ΔG = ΔH − TΔS mit der Enthalpieänderung ΔH, der absoluten Temperatur T in Kelvin und der Entropieänderung ΔS. ΔS vor dem Abziehen von J in kJ umrechnen (÷ 1000).

Welche Einheit hat die Gibbs-Energie?

Meist kJ/mol, wie ΔH. ΔS steht in J/(mol·K); erst nach der Umrechnung passen beide Terme zusammen.

Was bedeutet eine negative Gibbs-Energie?

ΔG < 0 heißt: Der Vorgang läuft freiwillig ab (exergon). ΔG > 0 bedeutet nicht freiwillig, ΔG = 0 Gleichgewicht.

Ab welcher Temperatur wird eine Reaktion freiwillig?

Haben ΔH und ΔS dasselbe Vorzeichen, bei T = ΔH/ΔS (ΔH in J): oberhalb davon, wenn beide positiv sind, unterhalb, wenn beide negativ sind.

Wie hängen ΔG und die Gleichgewichtskonstante zusammen?

Mit Standardwerten gilt K = e^(−ΔG°/RT), R = 8,314 J/(K·mol). Für ΔG° = 55,7 kJ/mol bei 298,15 K ist K = 1,74 × 10⁻¹⁰.

Quellen und Rechtsgrundlagen

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