Berechnung der Reaktionsenthalpie: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Chemiewiki
Zur Navigation springenZur Suche springen
 
(26 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
 
[[Die Reaktionsenthalpie ΔH]] ist die Energie, die bei seiner Reaktion abgegeben oder aufgenommen wird. Diese kann sowohl abgeschätzt (siehe [[Abschätzen der Reaktionsenthalpie]]) als auch mit folgender Formel berchnet werden:  
 
[[Die Reaktionsenthalpie ΔH]] ist die Energie, die bei seiner Reaktion abgegeben oder aufgenommen wird. Diese kann sowohl abgeschätzt (siehe [[Abschätzen der Reaktionsenthalpie]]) als auch mit folgender Formel berchnet werden:  
 +
 
∆H = ∑∆H°f (Produkte)  − ∑∆H°f (Edukte)   
 
∆H = ∑∆H°f (Produkte)  − ∑∆H°f (Edukte)   
  
 +
== Betrachtung im Energiediagramm ==
 +
 +
[[image:Betrachtung_im_Energiediagramm.JPG|thumb|middle|Betrachtung im Energiediagramm]]
 +
 +
Auf dem Bild "Betrachtung im Energiediagramm" (rechts), ist eine endotherme sowie eine exotherme Reaktion dargestellt. Sowohl den Edukten als auch den Produkten wird auf Grund ihrer Standardbildungsenthalpie ein Wert auf der y-Achse zugeordnet (Energiegehalt Edukte und Produkte), die für die potentielle Energie steht. Die Differenz der Energiegehalte auf der y-Achse entspricht der Reaktionsenthalpie.
 +
 +
Eine exotherme Raktion hat folglich eine negative Reaktionsenthalpie und eine endotherme Reaktion eine positive.
 +
 +
Gelb eingezeichnet ist die Aktivierungsenergie, welche nötig ist um die Reaktion in Gang zu setzen.
 +
 +
 +
Aufgepasst : Die Standardbildungsenthalpie ∆H°f ist nicht mit der Reaktionsenthalpie ∆H zu verwechseln. Die Standardbildungsenthalpie ist ein Hilfswert, der spezifisch für eine Verbindung gilt, um die Reaktionsenthalpie einer Reaktion bestimmen zu können.
  
−
== Die Berechnung ==
+
== Berechnung ==
  
 
Die allgemein gültige Formel ist:  
 
Die allgemein gültige Formel ist:  
Zeile 19: Zeile 32:
 
"°" = Null → Standardbedingungen (Temp. : 25°C & Druck (p) : 1.01 bar)
 
"°" = Null → Standardbedingungen (Temp. : 25°C & Druck (p) : 1.01 bar)
  
−
f = formaiton (Bildung)
+
f = formation (Bildung)
 
--------------------------------------
 
--------------------------------------
−
 
−
Jeder Stoff hat einen Standardbildungsenthalpiewert, welcher als Hilfswert zur Berechnung der Reaktionsenthalpie dient.
 
−
Die Standardbildungsenthalpie ∆H bei Verbindungen ist die Energie, die frei wird oder aufgewendet werden muss, wenn 1 Mol einer Verbindung aus den Elementen hergestellt wird, aus denen die Verbindung besteht.
 
−
 
−
Nach Definition ist bei allen Elementen die Standardbildungsenthalpie ∆H°f immer gleich Null ( z.B. für H<sub>2</sub> ist ∆H°f = 0 ), weil die in der Natur vorkommenden Stoffe immer den energieärmsten Zustand anstreben - in diesem Fall sind das die Elemente. Dies bedeutet, dass eine Verbindung mit einem hohen Standardbildungsenthalpiewert nicht unbedingt energiereicher ist als eine Verbindung mit niedrigem Wert!
 
−
 
  
  
−
== Betrachtung im Energiediagramm ==
+
Die Reaktionsenthalpie ist negativ, wenn die Reaktion exotherm verläuft, die Produkte also energieärmer sind als die Edukte.  Bei endothermen Reaktionen sind die Produkte energiereicher und ∆H erhält ein positives Vorzeichen.
  
−
[[image:Betrachtung_im_Energiediagramm.JPG|thumb|middle|Betrachtung im Energiediagramm]]
+
== Standardbildungsenthalpie ==
  
−
Auf dem Bild "Betrachtung im Energiediagramm" (rechts), ist eine endoterme sowie eine exotherme Reaktion dargestellt. Sowohl den Edukten als auch den Produkten wird auf Grund ihrer Standardbildungsenthalpie ein Wert auf der y-Achse zugeordnet (Energiegehalt Edukte und Produkte), die für die potentielle Energie steht. Die Differenz der Energiegehalte auf der y-Achse entspricht der Reaktionsenthalpie.
+
Jeder Stoff hat einen Standardbildungsenthalpiewert ∆H°f, welcher als Hilfswert zur Berechnung der Reaktionsenthalpie dient.  
−
 
 
−
Gelb eingezeichnet ist die Aktivierungsenergie, welche nötig ist um die Reaktion in Gang zu setzen.
 
−
 
 
−
 
 
−
Aufgepasst : Die Standardbildungsenthalpie ∆H°f ist nicht mit der Reaktionsenthalpie ∆H zu verwechseln. Die Standardbildungsenthalpie ist ein Hilfswert, der spezifisch für eine Verbindung gilt, um die Reaktionsenthalpie einer Reaktion bestimmen zu können.
 
  
 +
Die Standardbildungsenthalpie bei Verbindungen ist die Energie, die frei wird oder aufgewendet werden muss, wenn 1 Mol einer Verbindung aus den Elementen hergestellt wird, aus denen die Verbindung besteht. Dies bedeutet, dass eine Verbindung mit einem hohen Standardbildungsenthalpiewert nicht unbedingt energiereicher ist als eine Verbindung mit niedrigem Wert!
  
  
Zeile 68: Zeile 71:
  
 
Lösung der oben aufgeschriebenen Reaktionsgleichung :
 
Lösung der oben aufgeschriebenen Reaktionsgleichung :
 +
 +
ΔH = [CO<sub>2</sub> + 2*H<sub>2</sub>O]-[CH<sub>4</sub> + 2*O<sub>2</sub>]
  
 
ΔH = [-393+2*(-242)]-[-75+2*(0)]
 
ΔH = [-393+2*(-242)]-[-75+2*(0)]
Zeile 87: Zeile 92:
 
Berechnung : -572/2 = -286 KJ/Mol = ∆H°f von H<sub>2</sub>O
 
Berechnung : -572/2 = -286 KJ/Mol = ∆H°f von H<sub>2</sub>O
  
 +
∆H°f der Edukte ist jeweils 0 (Elemente), also ist die Hälfte von ∆H von 2 H<sub>2</sub>O(l) auch gleich die Standardbildungsenthalpie von H<sub>2</sub>O(l).
  
 
==== Beispiel 2 ====
 
==== Beispiel 2 ====
Zeile 97: Zeile 103:
 
Berechnung : -1270/2 = -635 KJ/Mol = ∆H°f von CaO
 
Berechnung : -1270/2 = -635 KJ/Mol = ∆H°f von CaO
  
 +
∆H°f der Edukte ist jeweils 0 (Elemente), also ist die Hälfte von ∆H von 2 CaO(s) auch gleich die Standardbildungsenthalpie von CaO.
  
 
==== Beispiel 3 ====
 
==== Beispiel 3 ====
Zeile 106: Zeile 113:
  
 
Berechnung : ∆H = [∆H°f(CaOH)] - [∆H°f(CaO) + ∆H°f(H<sub>2</sub>O)]
 
Berechnung : ∆H = [∆H°f(CaOH)] - [∆H°f(CaO) + ∆H°f(H<sub>2</sub>O)]
 +
:            ∆H + [∆H°f(CaO) + ∆H°f(H<sub>2</sub>O)] = [∆H°f(CaOH)]
 
:            -64 + [-635 + (-286)] = ∆H°f von Ca(OH)<sub>2</sub>
 
:            -64 + [-635 + (-286)] = ∆H°f von Ca(OH)<sub>2</sub>
  
Zeile 115: Zeile 123:
 
== Weblinks ==
 
== Weblinks ==
 
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
 
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
 +
* [http://de.wikibooks.org/wiki/Allgemeine_und_Anorganische_Chemie/_Enthalpie_und_Entropie Enthalpe auf Wikibooks] – Artikel über die Enthalpie und Entropie mit vielen Beispielen
 +
* [http://pci.chemie.uni-dortmund.de/~pohl/PDF-Files/CT/Skript/03-enthalpie.pdf PDF der Uni Dortmiund] - Ausführliche PDF zur Enthalpie (Achtung: Es werden andere Abkürzungen verwendet!)

Aktuelle Version vom 20. Juni 2010, 21:49 Uhr

Die Reaktionsenthalpie ΔH ist die Energie, die bei seiner Reaktion abgegeben oder aufgenommen wird. Diese kann sowohl abgeschätzt (siehe Abschätzen der Reaktionsenthalpie) als auch mit folgender Formel berchnet werden:

∆H = ∑∆H°f (Produkte) − ∑∆H°f (Edukte)

Betrachtung im Energiediagramm

Betrachtung im Energiediagramm

Auf dem Bild "Betrachtung im Energiediagramm" (rechts), ist eine endotherme sowie eine exotherme Reaktion dargestellt. Sowohl den Edukten als auch den Produkten wird auf Grund ihrer Standardbildungsenthalpie ein Wert auf der y-Achse zugeordnet (Energiegehalt Edukte und Produkte), die für die potentielle Energie steht. Die Differenz der Energiegehalte auf der y-Achse entspricht der Reaktionsenthalpie.

Eine exotherme Raktion hat folglich eine negative Reaktionsenthalpie und eine endotherme Reaktion eine positive.

Gelb eingezeichnet ist die Aktivierungsenergie, welche nötig ist um die Reaktion in Gang zu setzen.


Aufgepasst : Die Standardbildungsenthalpie ∆H°f ist nicht mit der Reaktionsenthalpie ∆H zu verwechseln. Die Standardbildungsenthalpie ist ein Hilfswert, der spezifisch für eine Verbindung gilt, um die Reaktionsenthalpie einer Reaktion bestimmen zu können.

Berechnung

Die allgemein gültige Formel ist: ∆H = ∑∆H°f (Produkte) − ∑∆H°f (Edukte)

Die Reaktionsenthalpie ist gleich alle Standardbildungsenthalpien ∆H°f der Produkte minus alle Standardbildungsenthalpien ∆H°f der Edukte.

Erklärung der Zeichen :

∑ = Summenzeichen

∆H = Delta H

"°" = Null → Standardbedingungen (Temp. : 25°C & Druck (p) : 1.01 bar)

f = formation (Bildung)


Die Reaktionsenthalpie ist negativ, wenn die Reaktion exotherm verläuft, die Produkte also energieärmer sind als die Edukte. Bei endothermen Reaktionen sind die Produkte energiereicher und ∆H erhält ein positives Vorzeichen.

Standardbildungsenthalpie

Jeder Stoff hat einen Standardbildungsenthalpiewert ∆H°f, welcher als Hilfswert zur Berechnung der Reaktionsenthalpie dient.

Die Standardbildungsenthalpie bei Verbindungen ist die Energie, die frei wird oder aufgewendet werden muss, wenn 1 Mol einer Verbindung aus den Elementen hergestellt wird, aus denen die Verbindung besteht. Dies bedeutet, dass eine Verbindung mit einem hohen Standardbildungsenthalpiewert nicht unbedingt energiereicher ist als eine Verbindung mit niedrigem Wert!


Masseinheiten

Die Standardbildungsenthalpie ∆H°f wird in Kilojoule pro Mol [KJ/Mol] gemessen.

Die Reaktionsenthalpie ∆H wird in Kilojoule pro Formelumsatz [KJ/Fu] angegeben.


Beispiele

Berechnung der Reaktionsenthalpie

Verbrennen von Methan CH4


Reaktionsgleichung aufschreiben :

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O


Die allgemein gültige Formel anwenden :

∆H = ∑∆H°f (Produkte) − ∑∆H°f (Edukte)


Lösung der oben aufgeschriebenen Reaktionsgleichung :

ΔH = [CO2 + 2*H2O]-[CH4 + 2*O2]

ΔH = [-393+2*(-242)]-[-75+2*(0)]

= [-393 -484]-[-75]
= [-877+75]
= -802 [KJ/Fu]

Berechnung der Standardbildungsenthalpie

mithilfe der Reaktionsenthalpie

Beispiel 1

Gegeben : 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) / ∆H = -572 KJ/Fu

Gesucht : ∆H°f von H2O


Berechnung : -572/2 = -286 KJ/Mol = ∆H°f von H2O

∆H°f der Edukte ist jeweils 0 (Elemente), also ist die Hälfte von ∆H von 2 H2O(l) auch gleich die Standardbildungsenthalpie von H2O(l).

Beispiel 2

Gegeben : 2 Ca(s) + O2(g) → 2 CaO(s) / ∆H = - 1270 KJ/Fu

Gesucht : ∆H°f von CaO


Berechnung : -1270/2 = -635 KJ/Mol = ∆H°f von CaO

∆H°f der Edukte ist jeweils 0 (Elemente), also ist die Hälfte von ∆H von 2 CaO(s) auch gleich die Standardbildungsenthalpie von CaO.

Beispiel 3

Gegeben : CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) / ∆H = -64 KJ/Fu

Gesucht : ∆H°f von Ca(OH)2


Berechnung : ∆H = [∆H°f(CaOH)] - [∆H°f(CaO) + ∆H°f(H2O)]

∆H + [∆H°f(CaO) + ∆H°f(H2O)] = [∆H°f(CaOH)]
-64 + [-635 + (-286)] = ∆H°f von Ca(OH)2

Quellen

  • Chemieunterlagen


Weblinks

Abgerufen von „http://rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Berechnung_der_Reaktionsenthalpie&oldid=2102“