Thermochemie
Thermochemie
Die Thermochemie befasst sich mit Veränderungen der Wärme (Energie) in chemischen Reaktionen. Bei chemischen Reaktionen wird Wärme freigesetzt oder absorbiert. Wenn die Reaktion Wärme absorbiert, nennen wir sie endotherme Reaktionen, und wenn die Reaktion Wärme freisetzt, nennen wir sie exotherme Reaktionen. Nun untersuchen wir sie nacheinander im Detail.
Endotherme Reaktionen:
Verdampfung von Wasser, Sublimation von Naphthalin, Solvatisierung von Zucker in Wasser sind Beispiele für endotherme Reaktionen. Bei endothermen Reaktionen ist die potentielle Energie der Reaktanten geringer als die potentielle Energie der Produkte. Um diese Energiedifferenz auszugleichen, wird der Reaktion Wärme zugeführt. Die potentielle Energie (Enthalpie später erklärt) wird mit H gezeigt.
H2O(l) + Wärme → H2O(g)
Na + Wärme → Na+1 + e-
2NH3 + Wärme → N2 + 3H2
Schauen Sie sich die folgende Reaktion an:
Die nachstehende Grafik zeigt Energieänderungen bei endothermen Reaktionen.
Wie Sie in der Grafik sehen können, ist H2 bei endothermen Reaktionen immer größer als H1. Somit ist ∆H=H2-H1 immer positiv. In Reaktionen schreiben wir es wie;
CaCO3(s) + Wärme → CaO(s) + CO2(g) (Wärme ist positiv)
Exotherme Reaktionen:
Kondensation von Gasen, Verbrennungsreaktionen sind Beispiele für exotherme Reaktionen. Bei diesen Reaktionen sind die potentiellen Energien der Reaktanten höher als die potentiellen Energien der Produkte. Die überschüssige Energiemenge wird in die rechte Seite der Reaktion geschrieben, um die Energiedifferenz auszugleichen.
H2O(g) → H2O(l) + Wärme
O + e- → O-1 + Wärme
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) + Wärme
Schauen Sie sich die folgende Reaktion an:
Die folgende Grafik zeigt Energieänderungen bei exothermen Reaktionen.
Wie Sie in der Grafik sehen können, ist H1 bei exothermen Reaktionen immer größer als H2. Somit ist ∆H=H2-H1 negativ. In Reaktionen schreiben wir es wie;
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) + Wärme
Beispiel: Welche der folgenden Reaktionen sind exotherm, dh ∆H ist negativ?
I. H2O(g) →’ H2O(l) ∆H1
II. K(g) → K+(g) + e- ∆H2
III. C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆H3
Lösung:
Wenn Materie ihren Zustand von Gas zu Flüssigkeit ändert, setzen sie Energie frei. Ich reagiere exotherm. ∆H1 ist negativ.
Um ein Elektron aus dem Atom zu entfernen, sollten wir Energie geben, also ist II eine endotherme Reaktion und ∆H2 ist positiv.
Bei Verbrennungsreaktionen wird Energie (Wärme) freigesetzt. III ist eine exotherme Reaktion. ∆H3 ist negativ.