Enthalten chemische Stoffe in gasförmigem Zustand mehr Energie?

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4 Antworten

prohaska2 hat den entscheidenden Punkt, Entropie, schon genannt.

Spontan fallen mir als Gegenbeispiel (wenn auch mehr physikalisch als chemisch) Kältemischungen aus Eis und Salzen ein. Im Fall von Eis haben wir auch Schmelzenthalpie und v. a. eine erhöhte Entropie. Aber auch endotherme Lösungen von Salz in Flüssigkeiten gibt es. Wobei es natürlich auch hier eine Entropieerhöhung gibt.

Ein Beispiel einer eindeutig chemischen endothermen Reaktion ohne Gasbeteiligung habe ich hier gefunden: https://de.wikipedia.org/wiki/Komproportionierung - hier das Beispiel der Iodatometrie.

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Ich weiß nicht, ob Dein jüngerer Bruder sich schon mit der Gleichung von Gibbs-Helmholtz beschäftigt hat, denn nur mithilfe dieser Gleichung kann die von Dir beschriebene Aussage beantwortet werden.

Gleichung von Gibbs-Helmholtz: ΔGR° = ΔHR° - T · ΔSR°

Eine chemische Reaktion verläuft dann spontan (freiwillig) ab, wenn die Freie Reaktionsenthalpie ΔGR° negativ ist.

Nun soll nach Deinen Angaben die Reaktion endotherm sein, und es sollen Gase entstehen. Das bedeutet: ΔHR° > 0 und ΔSR° > 0

Ist die Reaktion endotherm, ist ΔHR° > 0. Da Gase entstehen, nimmt die Entropie zu (ΔSR° > 0).

In der Gleichung von Gibbs-Helmholtz spricht der Enthalpieterm (ΔHR° > 0)  gegen einen spontanen Ablauf der Reaktion, der Entropieterm (ΔSR° > 0) aber dafür. Jetzt ist in der Gleichung noch das Glied T zu betrachten. Die Reaktion wird ablaufen, falls die Temperatur T hoch genug ist, denn dann wird ΔGR° negativ.

.

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Ja und zwar gegenüber dem flüssigen Zustand um mindestens die Verdampfungswärme und gegenüber dem festen Zustand um mindestens Verdampfungswärme + Schmelzwärme. Dazu kommt die innere Energie (oft falsch thermische Energie genannt) durch die Erwärmung.

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Die Freiwilligkeit (Spontianität) ergibt sich aus dem Widerstreit verschiedener Faktoren:
1. Der Energie
2. Der Entropie (Wahrscheinlichkeit, Unordnung, so ganz grob)

Die Energie wiederum teilt sich auf in:
1. Enthalpie (Wärme)
2. Volumenarbeit

Energie = Enthalpie + Volumenarbeit.
Die Begriffe "endotherm" und "exotherm" beziehen sich immer auf die Enthalpie

Man benutzt ihn der Chemie meist die Enthaltpe, weil:
1. Die Reaktionen meistens unter konstantem Druck stattfinden, und die Volumenarbeit nicht interessiert.
2. Die Volumenarbeit zu vernachlässigen ist, solange keine Gase beteiligt sind.

Höchstwahrscheinlich wird dich das erst mal mehr verwirren als es dir hilft.
Aber wenn dir ja/nein als Antwort auf Dauer zu wenig ist, wirst du darum nicht rumkommen.

Meine Antwort ist jedenfalls NEIN.
Und mit dieser eindeutigen Antwort bin ich in der Minderheit.
Weil es sich auf die Frage inmitten deiner Beschreibung bezieht:

Endotherme Reaktionen sind nur dann spontan, wenn Gase gebildet werden

Man muss eben immer ganz genau auseinanderhalten, was man eigentlich meint.

Die Bildung eines Gases aus einem Feststoff oder einer Flüssigkeit (Sublimation oder Verdunstung/Verdampfung) ist immer endotherm und kostet auch Energie.
Verläuft aber je nach Druck und Temperatur in die eine oder andere Richtung.

Du hängst Wäsche auf, die trocknet, und das Wasser läuft später die Scheiben runter (im Winter, wenn die Scheiben kalt sind).
Auch die Kondensation (die Gasvernichtung ;-) kann freiwillig verlaufen, auch wenn es gegen deinen Willen ist, dass sich in kalten Ecken Schimmel bildet.

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