3.10 Reaktionsgleichungen 

               Index ACH 

3.11 Reaktionswärmen

3.11.1  Reaktionsenthalpie

Chemische Reaktionen verlaufen allgemein unter Abgabe oder Aufnahme von Wärme. Reaktionen bei denen ...

Wird der Druck während der Reaktion konstant gehalten, bezeichnet man die Reaktionswärme als Reaktionsenthalpie D H.

D H = Wärmeinhalt der Reaktionsprodukte minus Wärmeinhalt der Edukte bei konstantem Druck

D H ist temperatur- und druckabhängig. Gelistet sind D H-Werte für

Standardbedingungen: 25 oC (298 K) und 1,013 bar.

Messung und Berechnung von Reaktions- uns Prozesswärmen fasst man unter dem Begriff Thermodynamik zusammen.

Definitionen:

Standardzustand, (Markierung   o ): Zustand einer Substanz bei 298 K und 1,013 bar
Wärme: Energie, wird in J (kJ) angegeben
Wärmekapazität: Wärmemenge, die man benötigt, um eine Substanz um 1 K zu erwärmen  (in J/(mol·K) oder J/(g·K))
Spezifische Wärmekapazität: Wärmekapazität von 1 g Substanz J/(1g·K)
Enthalpieänderung im Standardzustand:   D Ho bei 298 K und 1,013 bar

Eine thermodynamische Reaktionsgleichung beinhaltet die Reaktionsenthalpie.

Beispiel:    H2 (g) + 1/2 O2 (g) ¾¾® H2O (l)        D H = -285,96 kJ/mol

Der Enthalpiewert bezieht sich stets auf den Wärmeinhalt des Reaktionsproduktes. Da die Umwandlung von Aggregatzuständen auch mit Energie verbunden ist (s.u.), müssen die Aggregatzustände mit genannt werden (g): gasförmig, (l): flüssig, (s): fest, (aq) hydratisiert:

H2 (g) + 1/2 O2 (g) ¾¾® H2O (g) D H = -242,0 kJ/mol

Die Differenz von ca. 44,0 kJ/mol ist die Kondensations- oder Verdampfungswärme des Wassers.

Die Reaktion         H2 (g) + I2 (g) ¾¾® 2 HI (g) D H = +51,92 kJ/mol

verläuft unter Energieaufnahme (endotherm).

Wird der Reaktionsablauf durch geeignete Bedingungen umgekehrt:

2 HI (g) ¾¾® H2 (g) + I2 (g) D H = -51,92 kJ/mol
so verläuft sie unter Energieabgabe (exotherm).

Messgerät: Kalorimeter, kalorische Bombe; Reaktionsgefäß, das in Wasser bekannter Menge eingetaucht ist. Nach außen ist das Wasser gegen Wärmeaustausch gut isoliert. Gemessen wird die Differenz der Wassertemperatur vor und nach der Reaktion, wobei die spezifische Wärmekapazität des Wassers bekannt ist.

Ändert sich das Volumen während der Reaktion, z.B. bei Reaktion von Gasen wie der Verbrennung
2 NO (g) + O2 (g) ¾¾® 2 NO2(g),   so wird die Reaktionswärme gemessen, die in die Reaktionsenthalpie umgerechnet werden kann.

3.11.2  Spezielle Reaktionswärmen

Die Standard-Bildungsenthalpie D Hof einer Verbindung ist die Standardenthalpie (molare Bildungsenthalpie) D Ho einer Reaktion, in der ein Reaktionsprodukt aus den Elementen gebildet wird.

Beispiele:

H2(g) + 1/2 O2(g) ¾¾® H2O(g,l);       Na(s) + 1/2 Cl2(g) ¾¾® NaCl(s)

Verbrennungsenthalpie ist die Standardenthalpie der vollständigen Oxidation einer Substanz, zumeist die Verbrennung mit Sauerstoff.

  Beispielaufgaben  

      

    Übungen   

      

    3.11.3 Kreisprozesse 

© Prof. Dr. M. Häberlein in FH Frankfurt a. M., Fachbereich 2: Informatik und Ingenieurwissenschaften