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Energie chemischer Reaktionen

Reaktionsenthalpie: H

Begriff

Die Energie, die ein System aufgrund einer chemischen Reaktion bei konstantem Druck als Wärme an die Umgebung abgibt oder von ihr aufnimmt.

Wenn alte Bindungen gespalten werden muss Energie aufgewendet werden (endotherm; H>0), beim Ausbilden neuer Bindungen wird Energie frei (exotherm; H<0).

Spezifische Wärmekapazität c

Gibt die Energie an, die benötigt wird, um 1 g des Stoffes um 1 °K zu erwärmen.

cp(Wasser) [J/gK] = 4.18

Messung der Reaktionsenthalpie

Kann mit Kalorimeter gemessen werden.

DRH [J] = Q = cp(Wasser) * m(Wasser) * DT

Molare Reaktionsenthalpie

DH wird jeweils auf je 1 mol hinunter- bzw. hinaufgerechnet. Achtung: häufig in kJ angegeben.

DRHm [J/mol] = D RH / (Anzahl Mol bei der Messung)

Molare Standard Bildungsenthalpie

Molare Reaktionsenthalpie bei Standardbedingungen (298 °K, 1013 hPa): DFHm

Berechnung von Reaktionsenthalpien

Energieumsatz unabhängig von Weg.

DRHm = DFHm(Produkt) - DFHm(Edukt)

Wird Energie frei und die Temperatur steigt, so hat D RHm ein negatives Vorzeichen.

Entropie: S

Es gilt neben dem Prinzip des Energieminimums auch das Prinzip der maximalen Unordnung.

S [J/Kmol] = k * ln(W)  (k [J/K] = 1.38E-23)

Molare Standard Entropie

DRSm = Sm(Produkt) - Sm(Edukt)

Nimmt die Ordnung zu, also die Entropie ab, so hat D RSm ein negatives Vorzeichen.

Freie Enthalpie: G

Wechselspiel Enthalpie und Entropie - Gibbs-Helmholtz-Gleichung

DG = DH – T * DS

Hat DG ein negatives Vorzeichen, so kann die Reaktion spontan ablaufen und ist exergonisch. Hat DG ein positives Vorzeichen, so bezeichnet man die Reaktion als endergonisch.

Idealerweise DH negativ und DS positiv

Molare freie Standard Reaktionsenthalpie

Freie Enthalpie für 298 °K:

DRGm = DFGm(Produkt) - DFGm(Edukt)


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