반응에 대한 표준 자유 에너지 변화는 반응물과 생성물이 모두 표준 상태에 있는 표준 상태 조건 하에서 발생하는 경우에만 결정할 수 있습니다. 그러나 대부분의 화학 반응은 이러한 조건에서 발생하지 않습니다. 표준 또는 비표준이든 모든 조건 하에서 반응에 존재하는 생성물 및 반응물의 상대적 양은 반응 지수 Q에 의해 설명할 수 있습니다.용액에서 발생하는 반응의 경우 Q는 생성물 및 반응물 농도의 비율에 의해 계산되며 각 시약 농도는 화학양론계수의 제곱으로 상승합니다. 기체 반응의 경우 기체의 부분 압력을 농도 대신 사용할 수 있습니다. 반응의 자유 에너지 변화는 반응에 대한 표준 상태 자유 에너지 변화, 델타 G0 및 RT 곱하기 Q의 자연 로그의 합과 같습니다.여기서, R은 몰-켈빈당 줄 단위의 범용 기체 상수이고 T는 켈빈에서의 반응 온도입니다. 일정한 온도에서 표준 상태의 자유 에너지는 고정 값을 가지지만 이 값이 반응 혼합물의 구성에 따라 달라지기 때문에 Q는 달라집니다. 298 켈빈에서 질소와 수소로부터 암모니아 기체를 합성하는 과정을 생각해보세요.표준 조건에서 1 atm의 순수 기체의 모든 요소의 부분 압력은 1 atm과 같고 반응 지수의 크기는 1입니다. 따라서 반응의 자유 에너지 변화는 반응의 표준 자유 에너지 변화와 같고 크기는 몰 당 32.8 킬로줄이며 정반응은 자발적입니다. 비표준 조건 하에서 반응 혼합물의 구성 요소는 초기에 질소는 1.2 대기압, 수소는 3.6 대기압 및 암모니아는 0.60 대기압의 부분 압력을 가질 수 있다고 가정합니다.이전과 마찬가지로 반응 지수는 부분 압력 값에서 결정할 수 있습니다. Q를 방정식에 대입하면 반응에 대한 자유 에너지는 몰 당 45.3 킬로줄이며 따라서 정방향에서 자발적인 반응을 나타냅니다. 정반응이 진행됨에 따라 더 많은 암모니아가 생성되고 반응의 구성이 변경됩니다.반응물과 생성물이 평형 상태에 있을 때 반응의 자유 에너지 변화는 0이고, RT 곱하기 Q의 자연 로그의 값은 준 자유 에너지 변화와 크기는 같고 부호는 반대입니다. 이제 반응 혼합물이 0.02 대기압의 질소, 0.06 대기압의 수소, 4.8 대기압의 암모니아를 포함한다면 Q는 훨씬 크고 자유 에너지의 변화는 몰 당 5.6 킬로줄입니다. 자유 에너지 변화가 양수이면 역반응이 에너지적으로 선호된다는 것을 나타냅니다.따라서 이런 조건에서 암모니아가 분해되어 질소와 수소를 생성합니다.