Frage von B3462, 21

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Wärmernergie Q und der Reqktionsenthalpie?

Die Reaktionsenthalpie = DeltaRH

Kann das jemand von euch erklären? Ich soll das anhand einer mathematischen Gleichung ausdrücken aber ich habe keinen Ahnung.

Dankeschön

Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 12

Läuft eine chemische Reaktion bei konstantem Druck ab, und das sind die meisten chemischen Reaktionen, dann ist ΔH = Q. Dabei ist ΔH die Reaktionsenthalpie und Q die Reaktionswärme. Beide Größen haben die Einheit 1 kJ (Kilojoule).

Beispiel für eine Reaktion bei konstantem Druck:

2 CO + O₂ --> 2 CO₂       ΔH = -566 kJ

Reaktionsenthalpien ΔH können mit Kalorimetern experimentell in Form von Q bestimmt werden. Diese Größen haben die Einheit 1 kJ.

Besonders einfach wird die Bestimmung der Reaktionsenthalpie, wenn es sich um Vorgänge handelt, die in verdünnten wässerigen Lösungen ablaufen.

Die Gleichung dazu wäre für eine exotherme Reaktion

Q = - c · m · ΔT

"-" da Wärme bei der Reaktion frei wird

c: spezifische Wärmekapazität der Kalorimeterflüssigkeit. Bei Wasser, oder in verdünnten wässerigen Lösungen, ist c = 4,19 J/(g · K)

Verwechsle die Reaktionsenthalpie nicht mit der molaren Bildungsenthalpie. Diese wird in der Einheit kJ/mol angegeben.

Antwort
von PFromage, 11

Man kann es sich an Hand der "Hupf"-Gleichung merken:

delta H=delta U +p* delta V wobei delta H die Enthalpieänderung,
delta U die Änderung der innerenn Energie,
delta V die Volumenänderung ist

Betrachtet
man eine bestimmte exotherme Reaktion, bei der sich das Volumen
vergrößert z.B. 2HCl + Mg --- MgCl2  +  H2 (denn hierbei entsteht
Wasserstoff, der als Gas ein bedeutend größeres Volumen hat als die
beiden Edukte (die sind demgegenüber vernachlässigbar), so würde ein
Kalorimeter bei einer best. Menge Umsatz z.B. folgendes messen
(willkürlich gewählte, somit sicher falsche Zahlen):
a) in einem
Stahlzylinder d.h. ohne mögliche Volumenänderung: -100 kJ (das wäre
delta U, um diesen Wert verminderte sich der Energieinhalt
b) in einem offenen Gefäß nur - 95 kJ (das ist die Enthalpieänderung)

Grund:
ein Teil der (gleichen) inneren Energie wurde jetzt als Volumenarbeit
abgegeben, bei einem konstanten Außen(luftdruck) mußte der entstehende
H2 gegen diesen Druck Arbeit leisten (er hätte einen Kolben bewegen
können). Diese Arbeit hat die Dimension Druck(=Kraft/Fläche(=Länge^2)) *
Volumen (Länge^3) macht gekürzt Kraft * Länge oder Weg=Arbeit).
Also war die Enthalpie bei b kleiner als die abgegebene Gesamtenergie.

Wichtig sind Vorzeichen:
abgegebene (innere) Energie neg,
abgegebene Wärme neg..
vergrößertes Volumen pos.
Der Außendruck ist immer pos. also hier bei b
-96 (delta H) = -100 (delta U) + 5 (p dV)

Die Änderung der Wärmeenergie delta Q hängt also von den Außenbedingungen ab.

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