exotherm oder endotherm?
hallo,
könnte mir einer sagen was der genaue Unterschied zwischen einer Exo Therme und einer Endo Therme Reaktion ist?
danke jetzt schon mal :)
3 Antworten
Moin,
bei jeder chemischen Reaktion musst du zunächst einmal etwas Energie aufbringen, um das Ganze zu starten (Aktivierungsenergie).
Aber bei einer exothermen Reaktion wird nach dem Start Energie freigesetzt (meist in Form von Wärme). Die freigesetzte Energie hält dann die weitere Reaktion am Laufen.
Eine endotherme Reaktion läuft dagegen nur ab, wenn du ständig weiter Energie zuführst. Sie würde zum Erliegen kommen, wenn du nach der Aktivierungsenergie nicht weiter Energie für die Reaktion aufbringen würdest.
Nimm als Beispiele eine brennende Kerze und das Backen von Brot.
Die Kerze entzündet sich nicht von alleine. Du musst sie mit einem brennenden Streichholz (oder einer anderen Flamme) anzünden. Dabei führst du der Kerze Energie zu (Aktivierungsenergie).
Aber wenn die Kerze erst einmal angezündet wurde, brennt sie von alleine weiter, weil die Reaktion zwischen dem Wachs und dem Luftsauerstoff so viel Energie liefert, dass die Reaktion von selbst weiterläuft, bis entweder kein Wachs oder kein Sauerstoff mehr da ist. Die Energiefreisetzung kannst du übrigens hier leicht erkennen, denn die Kerzenflamme ist heiß und leuchtet hell. Wärme und Licht sind aber zwei Formen von Energie, die von der Kerze abgegeben werden. Deshalb handelt es sich hier um eine exotherme Reaktion.
Anders ist das beim Backen von Brot. Der Teig ist anfangs eine gelblich-zähe Masse. Man könnte ihn essen, aber er schmeckt nicht besonders, weil er roh ist.
Wenn du aber einen Ofen anmachst und den Teig hineinstellst, fängt der Teig an, sich zu verändern; es setzen durch diesen Einsatz von Aktivierungsenergie diverse Reaktionen ein.
Du darfst den Ofen aber nicht ausmachen, bevor das Brot fertig gebacken ist, weil sonst der Backprozess sofort unterbrochen wird und das Brot unfertig bleibt. Das bedeutet, dass du ständig Energie in den Backprozess stecken musst, damit die Entwicklung von Röstaromen der Kruste und die Fluffigkeit den Brotlaibs entstehen können. Das ist ein Kennzeichen einer endothermen Reaktion.
Du könntest jetzt vielleicht einwenden, dass ein Ofen doch auch die Umgebung aufheizt, indem er Wärme abgibt. Stimmt! Aber hier geht es nicht um die Energiequelle (deren Energie selbstverständlich freigesetzt wird), sondern um die Reaktionen, die im Brotteig ablaufen. Der Ofen verbrennt Gas oder benötigt elektrische Energie, um Hitze erzeugen zu können. Die Hitze wird benötigt, um den Teig zu backen. Und das Backen des Teiges erfolgt nur, wenn du lange genug Energie zuführst...
Ich hoffe, der Unterschied zwischen exotherm und endotherm sind dir jetzt klarer geworden?!
LG von der Waterkant
Exotherm: Es wird mehr Wärmeenergie frei, als zum Start der Reaktion eingesetzt werden muss.
Endotherm: Es wird weniger... siehe oben.
Hat WikiPedia zu gemacht?
Exothermen stoßen Energie ab, Endotherme ziehen sie an! :D
Alles gute!
Eine chemische Reaktion ist exotherm, wenn sie mehr Energie freisetzt, als ihr zunächst als Aktivierungsenergie zugeführt wurde. (Die Bezeichnung kommt von griechisch ἔξω exo ‚außen‘ und θερμός thermós ‚warm‘, ‚heiß‘, ‚hitzig‘).
Die Produkte einer exothermen Reaktion haben eine geringere Enthalpie als die Ausgangsstoffe; die Reaktionsenthalpie einer exothermen Reaktion ist also negativ.
Findet die Reaktion bei konstantem Druck statt (also unter
isobaren Bedingungen), ist die Enthalpieabnahme zahlenmäßig gleich der abgegebenen Wärmemenge (siehe → Enthalpiefür eine nähere Erläuterung). Im isobaren Fall sind die exothermen Reaktionen also gerade diejenigen, bei denen Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
Gelegentlich werden exotherme Reaktionen auch pauschal definiert als Reaktionen, die Wärme abgeben. Im isobaren Fall sind beide Definitionen identisch, darüber hinaus aber im Allgemeinen nicht. Findet die Reaktion beispielsweise bei konstant gehaltenem Volumen statt, entspricht die abgegebene Wärmemenge der Änderung der inneren Energie des Systems, nicht der Änderung der Enthalpie (siehe → Enthalpie für eine nähere Erläuterung). Dieser Artikel verwendet im Folgenden die eingangs benutzte Definition als Reaktion mit negativer Reaktionsenthalpie. Diese Definition hat den Vorteil, dass die Enthalpie eine Zustandsgröße ist, die Kenntnis von Anfangs- und Endzustand also ausreicht, um die Enthalpieänderung zu ermitteln. Die abgegebene Wärme hingegen ist eine Prozessgröße und es ist im Allgemeinen notwendig, auch Details über den Prozessverlauf zu wissen, um sie berechnen zu können.
Den Gegensatz zur exothermen Reaktion bildet die endotherme Reaktion, deren Reaktionsenthalpie positiv ist und die im isobaren Fall die der Enthalpiezunahme zahlenmäßig entsprechende Wärmemenge aufnimmt. Ist eine betrachtete Reaktion exotherm, dann ist die Umkehrreaktion endotherm, und umgekehrt.
Falls die Reaktion in einem adiabatischen Behälter stattfindet, so dass keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht werden kann, führt eine exotherme Reaktion zu einer Erhöhung der Temperatur und eine endotherme Reaktion zu einer Erniedrigung der Temperatur.
In der Physik bezeichnet man eine
Kernreaktion, bei der Energie frei wird, als exotherm. Eine exotherme Kernfusion ist etwa das Wasserstoffbrennen, wie es in der Sonne geschieht. Ebenfalls stark exotherm ist die Kernspaltung von beispielsweise Uran.
BeispieleTypische exotherme Reaktionen sind:
- Feuer (Verbrennung)
- Abbinden (= Aushärten) von Beton.
- Nach kurzzeitigem erhitzen reagieren Eisen und Schwefel unter Licht- und Wärmeentwicklung zu Eisensulfid
Exotherm, wenn auch in weit geringerem Maße, verläuft oft auch das Mischen von Stoffen (Mischungswärme) oder die Adsorption und Absorption von Stoffen etwa an Aktivkohle oder Zeolithen.
Exotherme und exergone ReaktionenDie Thermitreaktion (die Reduktion von Eisen(III)-oxid durch Aluminium) ist stark exotherm und läuft sehr heftig ab.
Es erscheint zunächst naheliegend anzunehmen, dass die exothermen Reaktionen gerade diejenigen Reaktionen seien, die freiwillig ablaufen, und dass sie umso heftiger abliefen, je mehr Wärme freigesetzt wird. In vielen Fällen verhalten sich die chemischen Reaktionen auch tatsächlich so. Diese Erfahrung führte in den Anfangsjahren der Thermochemie zur Formulierung des Prinzips von Thomsen und Berthelot. Diese empirische – aber nicht strikt gültige – Regel besagt: Werden Reaktanten unter isobaren und isothermen Bedingungen zusammengebracht, so dass eine chemische Reaktion ablaufen kann, dann ist der resultierende neue Gleichgewichtszustand dadurch gekennzeichnet, dass der zu ihm führende Prozess mehr Wärme freisetzt als jeder andere mögliche Prozess. Mit anderen Worten: Von allen möglichen Prozessen wird der am stärksten exotherme realisiert. Das Prinzip ist auch gleichbedeutend mit der Aussage, dass der realisierte Prozess den Enthalpieunterschied möglichst groß und damit die resultierende Enthalpie möglichst klein macht.
Alsendothermwerden in derChemieReaktionen bezeichnet, bei denen Energie zugeführt werden muss. Die Standardenthalpiedifferenzist dabei positiv.Die Enthalpie H ist die Summe aus der Inneren Energie eines Systems und dem Produkt aus Druck und Volumen. Sie ist der Wärmegehalt eines Systems bei konstantem Druck.Bezeichnet die Differenz der Enthalpien der End- () und Ausgangsstoffe (), also die aufgenommene Energie, gilt für endotherme Reaktionen: .
Eine endotherme Reaktion ist demnach eine Reaktion, bei der Energie, etwa in Form von Wärme, aus der Umgebung aufgenommen wird. Sie stellt das Gegenteil einer
exothermen Reaktion dar. Ein Beispiel für eine endotherme Reaktion ist die in Pflanzen stattfindende Photosynthese.
Auch das Schmelzen von Eis oder Verdunsten von Wasser verläuft endotherm, ist aber keine chemische Reaktion, sondern eine physikalische Änderung des Aggregatzustands.
Ablauf einer endothermen ReaktionWie bei exothermen Reaktionen erfolgt auch bei endothermen Reaktionen der Ablauf in zwei Schritten. Zunächst muss eine bestimmte Aktivierungsenergie aufgebracht werden, anschließend wird ein Teil dieser Energie wieder frei. Der Unterschied zur exothermen Reaktion liegt darin, dass diese freiwerdende Energie geringer als die Aktivierungsenergie ist und daher nicht ausreicht, die Reaktion weiter voranzutreiben. Die Reaktionsenergie ist positiv. Daher muss, um die Reaktion nicht zu unterbrechen, während der Reaktion Energie kontinuierlich von außen zugeführt werden.
Damit eine endotherme Reaktion überhaupt stattfinden kann (exergon ist), muss die Reaktion durch Zunahme der Entropie begünstigt sein und so eine negative freie Enthalpie besitzen. Endotherme Reaktionen finden daher häufig bei hohen Temperaturen statt, da bei diesen gemäß der Gibbs-Helmholtz-Gleichung der Entropieanteil der freien Enthalpie größer ist. Dies zeigt sich beispielsweise am Boudouard-Gleichgewicht, bei dem bei hohen Temperaturen die endotherme Reaktion zu Kohlenstoffmonoxid stattfindet.
Legende:
links: Ausgangszustand der Edukte: stabil
mittig: Übergangszustand des aktivierten Komplexes: instabil
rechts: Endzustand der Produkte: metastabil
Beispielsweise: Führt man einer Koksschicht Wasserdampf zu, findet eine endotherme Reaktion statt: .
Industrielle ChemieAls allotherm werden endotherme Reaktionen in der industriellen Chemie bezeichnet.Wichtige Beispiele hierfür sind etwa allotherme Pyrolysen, bei denen die Biomasse durch von außen zugeführte Wärme gespalten wird, oder die Dampfreformierung bei der Herstellung von Synthesegas. Der Gegensatz dazu sind im industriellen Sprachgebrauch autothermeReaktionen.
PhysikIn der Physik heißt dementsprechend eine Kernreaktion endotherm, wenn sie nur mit äußerer Energiezufuhr stattfinden kann. Die Energie kann als kinetische Energie der anfänglichen Reaktionspartner vorhanden sein, die diese zum Beispiel in einem Teilchenbeschleunigererhalten haben. Eine weitere Möglichkeit der Energiezufuhr ist Heizung auf hohe Temperatur z. B. bei der thermonuklearen Kernfusion.
Wie kann man denn Energie anziehen? Mit einem Energiemagnet?