Bildungsenthalpie von Methan berechnen?

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Die Enthalpie ist eine Energieform und unterliegt der Energieerhaltung.

Die Bildungsenthalpie ist die Enthalpie, die erzeugt wird, wenn eine Verbindung direkt aus den Elementen zusammengesetzt wird. Und zwar in ihrer "üblichen" Form unter "Laborbedingungen" - Metalle als Festkörper, Sauerstoff, Wasserstoff, Chlor etc. als dimere (zweiatomige) Gase, Kohlenstoff als Festkörper (und zwar Graphit). Und dann das Produkt wieder in die übliche Form zurückgeführt wird (was bei Methan keine Rolle spielt, da es unter "Laborbedingungen" ebenfalls gasförmig ist) und entsprechend abgekühlt (oder auch aufgewärmt) wird.

Wir haben hier die Verbrennung von Methan. Hier wird aus Methan und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser gebildet.

Vorher muss das Methan irgendwoher gekommen sein. Da stellt man sich vor, dass es direkt aus den Elementen (Kohlenstoff als Graphit und Wasserstoff als Gas) gebildet worden ist.

Wegen der Energieerhaltung ist es vom Energiestandpunkt egal,

  • ob wir erst aus Kohlenstoff und Wasserstoff Methan erzeugen und danach Sauerstoff hinzufügen, um Kohlenstoffdioxid und Wasser zu erhalten
  • oder direkt aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser erzeugen

Der erste (gedachte) Schritt

C + 2 H2 + 2 O2 -> CH4 + 2 O2

ist schon vorher passiert, ohne das wir wissen, wie genau, insbesondere wissen wir nicht, was hier mit der Enthalpie passiert ist.

Der Bus ist also ohne uns schon von A-Stadt nach B-Dorf gefahren. Wir fahren jetzt von B-Dorf weiter nach C-Burg und messen, wie viel Enthalpie dabei frei wird.

Dann gehen wir nach A-Stadt und nehmen den direkten Bus nach C-Burg. Auch hier messen wir die Enthalpie.

Der Bus, der den Umweg über B-Dorf nimmt, "benötigt" dieselbe Enthalpie wie der Bus, der den direkten Weg nimmt.

Damit können wir aus dem, was wir wissen, berechnen, was auf dem uns unbekannten Weg von A-Stadt nach B-Dorf passiert ist.

Die Vorzeichen kommen von dieser Berechnung.

Woher ich das weiß:Hobby – seit meiner Schulzeit; leider haupts. theoretisch
Jensek81 
Fragesteller
 16.01.2024, 20:49

Danke für die Erklärung. Ich kann dir leider nicht so ganz folgen.

Mir ist klar daß wir aus Methan und Sauerstoff das Kohlenstoffdioxid und Wasser bilden wollen, also

CH4 + O2 -> Co2 + H 2O

bzw. wenn man den Spaß noch ausgleicht, dann

CH4 + 2 O2 -> CO2 + H20.

Bezüglich deiner Unterscheidung

"Wegen der Energieerhaltung ist es vom Energiestandpunkt egal,
ob wir erst aus Kohlenstoff und Wasserstoff Methan erzeugen und danach Sauerstoff hinzufügen, um Kohlenstoffdioxid und Wasser zu erhalten

"Also C + 2 H2 -> CH4

und danach CH4 + 2O2 -> Co2 + H2O

oder direkt aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser erzeugen

also in Formeln ausgedrückt CH4 + O2 -> Co2 + H 2O

Der erste (gedachte) Schritt
C + 2 H2 + 2 O2 -> CH4 + 2 O2

Also das ist quasi der Entwicklung der linken Seite (Edukt).

Wir machen erst C + 2H2 + O2 und das wird zu CH4 + 2O2.

Jetzt ist das Frägel'sche warum am Ende der Berechnung nicht wieder CH4 + 2O2 -> Co2 + 2H20 rauskommt. Man muss ja die beiden Gleichungen C + 02 -> CO2 und H2 + 1/2 O2 -> H20 verwenden.

Du und Pincus48 kommen aber beide am Ende der Geschichte auf C + 2 H2 -> CH4. Das ist der Ausgangformel für Methan.

Aber ich dachte die Übungsaufgabe besteht daraus die beiden Gleichungen so hin und her zu shiften, daß am Ende wieder CH4 + 2O2 -> Co2 + 2H20 rauskomen soll. or?

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PWolff  23.01.2024, 10:25
@Jensek81
oder direkt aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser erzeugen
also in Formeln ausgedrückt CH4 + O2 -> Co2 + H 2O

Gemeint ist 2 C + 4 H2 + 3 O2 -> 2 CO2 + 2 H2O

Aber ich dachte die Übungsaufgabe besteht daraus die beiden Gleichungen so hin und her zu shiften, daß am Ende wieder CH4 + 2O2 -> Co2 + 2H20 rauskomen soll. or?

Das ist nur ein Teil der Übungsaufgabe. Der wird gebraucht, um die "Seiten" des "Dreiecks" richtig darzustellen.

Dann ist es so etwas wie: Das Zimmer ist 2,50 m hoch; die Deckenlampe hängt 50 cm herunter. Wie hoch ist die Lampe über dem Fußboden? Übertragen: Die Bildungsenthalpie der Produkte aus den Elementen (Raumhöhe) ist ...; die Reaktionsenthalpie dieser Reaktion (Länge der Schnur der Deckenlampe) ist ...; wie groß ist die Bildungsenthalpie des Methans (Höhe der Lampe über Fußboden) demnach?

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Jetzt könnte man noch das O2 mit | - O2 auf die andere Seite bringen.

Du hast auf beiden Seiten 2 O2 stehen, die fallen also ebenfalls weg. Übrig bleibt:

C + 2 H2 --> CH4

Das ist die hypothetische Synthese aus den Elementen.

Jensek81 
Fragesteller
 16.01.2024, 20:13

Danke für die Antwort, Picus48.

Ich hab also

CO2 + C + O2 + 2 H2 + O2 -> CH4 + 2 O2 + CO2.
Jetzt kürz ich die 2 O2 weg. Steht da

CO2 + C + 2 H2 + -> CH4 + CO2

Jetzt noch Co2 wegkürzen

=> C + 2 H2 -> CH4.

Aber es sollte doch eigentlich wieder die erste Zeile also "CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2H2O" rauskommen,oder? Also ich dachte dass man bei der Bildungsnethalpie immer die Reaktionsgleichungen so hin und herschieben muss, so dass am Ende wieder die Ausgangsgleichung aus der ersten Zeile gebildet werden muss, ne c'est plas?

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