Berechnung von Reaktionsenthalpien
Einige Stoffe können auf verschiedenen Reaktionswegen hergestellt werden.
Dabei stellte man schon im 19. JH fest, dass die Reaktionsenthalpie nicht
vom Reaktionsweg, sondern nur vom Anfangzustand und dem Entzustand abhängt.
Dies wird als der Satz von Hess bezeichnet.
Beispiel: Bildung von Kohlenstoffdioxid aus den Elementen
Kohlenstoffdioxid kann durch direkte Verbrennung von Kohlenstoff an Luft
hergestellt werden (Weg A). Es besteht aber auch
die Möglichkeit, dass bei der Verbrennung zunächst erst nur
Kohlenstoffmonooxid entsteht (Weg B1),
dass dann in einem zweiten Reaktionsschritt zu Kohlenstoffdioxid
verbrannt wird (Weg B2).
Weg A:
Weg B1:
Weg B2:
Insgesamt ergibt sich folgende Bilanz:
Beide Reaktionswege führen alo zur selben Reaktionsenthalpie.
molare Standard-Bildungsenthalpie
Damit man Reaktionsenthalpien beliebiger Reaktionen berechnen kann,
wurden molare Standard-Bildungsenthalpien ΔfH0m eingeführt.
Sie ist die molare Reaktionsenthalpie für die Bildung eines Mols einer Verbindung
aus den Elementen unter Standardbedingungen (298K, 1013hPa). Bei Elementen
ist die molare Standard-Bildungsenthalpie auf 0 gesetzt worden.
Die Werte von vielen Verbindungen wurden gemessen und sind in Nachschlagwerken
zu finden, z.B. im Lehrbuch Chemie heute S416.
Eine Liste mit mehr Stoffen finden Sie z.B. unter
anorganik.chemie.vias.org/standardenthalpien_table.
Sind von allen an der Reaktion beteiligten Stoffen die molaren
Standard-Bildungsenthalpien bekannt, so kann die Reaktionsenthalpie
berechnet werden:
Beispiel: Brennen von Kalk
Aufstellen der Gleichung:
Einsetzen der bekannten Standard-Bildungsenthalpien (aus einer Tabelle):
Das Ergebnis zeigt, dass die Reaktionsenthalpie
der Reaktion 179 kJ/mol ist. Die Reaktion verläuft also endotherm.
Berechnung der Bildungsenthalpie mit Hilfe der Reaktionsenegie:
Zur Berechnung der Bildungsenthalpie eines Stoffes kan man eine Reaktion verwenden
bei der die Standard-Bildungsenthalpien der anderen Stoffe und die
molare Reaktionsenthalpie dieser Reaktion bekannt sind.
Beispiel: Standard-Bildungsenthalpie von Butan:
Bei der Verbrennung von Butan entstehen Wasser und Kohlenstoffdioxid außerdem wird Sauerstoff
benötigt. Von allen Stoffen außer Butan sind die Standard-Bildungsenthalpien bekannt (Tabelle)
ebenso die molare Reaktionsenthalpie dieser Reaktion.
Nun setzt man alle Enthalpien mit ihren jeweiligen Faktoren in die Summenformel für die Reaktionsenthalpie ein:
Jetzt wird die Gleichung nach der Standard-Bildungsenthalpie von Butan
umgestellt und anschließend werden die jeweiligen Werte eingesetzt:
Die Standard-Bildungsenthalpie von Butan beträgt also -125 kJ/mol.
Erstellt von A. N. und Herrn Ecker 12.9.2013