Berechnung der Reaktionsenthalpie: Unterschied zwischen den Versionen
(→Betrachtung im Energiediagramm) |
|||
| (27 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. | + | [[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 allgemein gültige Formel : ∆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. | ||
| + | |||
| + | == 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. | Die Reaktionsenthalpie ist gleich alle Standardbildungsenthalpien ∆H°f der Produkte minus alle Standardbildungsenthalpien ∆H°f der Edukte. | ||
| Zeile 14: | Zeile 32: | ||
"°" = Null → Standardbedingungen (Temp. : 25°C & Druck (p) : 1.01 bar) | "°" = Null → Standardbedingungen (Temp. : 25°C & Druck (p) : 1.01 bar) | ||
| − | f = | + | f = formation (Bildung) |
-------------------------------------- | -------------------------------------- | ||
| − | |||
| − | Die | + | 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 == | == Masseinheiten == | ||
| Zeile 42: | Zeile 50: | ||
Die Reaktionsenthalpie ∆H wird in Kilojoule pro Formelumsatz [KJ/Fu] angegeben. | Die Reaktionsenthalpie ∆H wird in Kilojoule pro Formelumsatz [KJ/Fu] angegeben. | ||
| + | |||
| Zeile 62: | 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 81: | 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 91: | 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 100: | 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 109: | 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)
Inhaltsverzeichnis
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
- Swisseduc – Unterrichtsserver für Chemie
- Enthalpe auf Wikibooks – Artikel über die Enthalpie und Entropie mit vielen Beispielen
- PDF der Uni Dortmiund - Ausführliche PDF zur Enthalpie (Achtung: Es werden andere Abkürzungen verwendet!)
