Was ist freie Enthalpie?

Der Begriff freie Enthalpie bezeichnet ein sogenanntes thermodynamisches Potenzial mit unabhängigen Variablen. Der im deutschen Sprachraum genutzte Begriff freie Enthalpie ist in der Chemie nicht mehr geläufig. Heute wird der Begriff Gibbs-Energie anstatt freie Enthalpie verwendet. Gibbs-Energie bezieht sich dabei auf die Arbeiten des Wissenschaftlers Josiah Willard Gibbs zur Thermodynamik, die zuerst in der amerikanischen Universität von Connecticut veröffentlicht wurden und später in einem Buch des Chemikers Wilhelm Ostwald größere Verbreitung fanden.

Die Anwendung der Gibbs-Energie oder freie Enthalpie

In der Thermodynamik werden unter anderem die Beziehungen von unterschiedlichen Energieformen beschrieben und wie diese sich zueinander verhalten. Dazu gehört auch die Umsetzung bestimmter Stoffe unter bestimmten Bedingungen sowie der Umfang der Umsetzung. Ein Kriterium der Änderungen ist die Gibbs-Energie oder freie Enthalpie.

Die freie Enthalpie zeigt hier je nach dem an, welche Reaktion abläuft. Dazu gehört die exergone Reaktion, die Gleichgewichtssituation und die endergone Reaktion.
Die exergone Reaktion ist ein spontaner Ablauf mit Konzentrationen der Energieformen in den jeweiligen gegebenen Bedingungen.
In der Gleichgewichtssituation entstehen keine Reaktionen und in der endegonen Reaktion ist eine Energiezufuhr notwendig, wenn die Reaktion in der angegebenen Richtung ablaufen soll.
Beispiele zum Einsatz der freien Enthalpie oder der Gibbs-Energie sind Berechnungen zur Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in einer Brennstoffzelle.

Die Tabelle der Standard-Enthalpie als Grundlage

Die Berechnungen des Physikers Gibbs zur freien Enthalpie und die daraus gewonnenen Werte sind Bestandteil von Tabellen, die wiederum zum Abgleich von Messwerten dienen. Das Anwendungsfeld dazu ist sehr breit gestreut, da sich thermodynamische Reaktionen praktisch in jedem physikalischen Vorgang bilden. So findet die freie Enthalpie in der Chemie bei der Messung universeller Gaskonstanten, den Aktivitäten entsprechender Reaktanten der stöchiometrischen Koeffizienz ihre Anwendung. Dazu kommen Berechnungen in der Temperaturabhängigkeit und zusammenhänge mit Standardbildungsenthalpien.
Auch die Biochemie sowie die Elektrochemie nutzt die Grundlagenarbeit von Gibbs zur Thermodynamik in der Bemessung von Reaktionen unterschiedlicher Vorgänge.

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