Enthalpie

Vun der interner Energie zur Enthalpie

D’Enthalpie ass eng Zoustandsfunktioun, net eng “gespäichert Hëtzt”. Relevant ass d’Differenz ΔH tëscht zwee definéierten Zoustänn.

Bei konstantem Drock an nëmme pV-Aarbecht gëllt q_p=ΔH. Dofir ass d’Enthalpie fir vill chemesch Reaktiounen ënner Atmosphärendrock praktesch.

Exotherm an endotherm: d’Virzeeche gehéiert zum System

Gëtt bei konstantem Drock Hëtzt vum System un d’Ëmgéigend ofgi, ass ΔH<0 an de Prozess exotherm. Hëlt de System Hëtzt op, ass ΔH>0 an de Prozess endotherm.

Wann eng Reaktioun ëmgedréint gëtt, wiesselt d’Virzeechen. Wann d’ganz Gläichung verduebelt gëtt, verduebelt sech och ΔH: den Enthalpieännerung ass extensiv.

Hess-Gesetz a Standard-Bildungsenthalpien

Well Enthalpie eng Zoustandsfunktioun ass, kënne Reaktiounen an hir ΔH-Wäerter addéiert ginn:

ν sinn d’stöchiometresch Koeffizienten. Eng Standard-Bildungsenthalpie beschreift d’Bildung vun engem Mol Substanz aus den Elementer an hire Standardzoustänn. D’Verbrennung vu Methan huet domat e grousst negativt ΔH°.

Kalorimetrie verbënnt Temperaturännerung mat ΔH

Gefäss, Thermometer a Loft kënnen och Hëtzt ophuelen. Kalibratioun an eng realistesch Onsécherheet gehéieren dofir zu enger seriöer Miessung.

Kalorimetrie ass net nëmmen Zuelen an mcΔT asetzen. Et muss kloer sinn, wat als System a wat als Ëmgéigend gëllt, d’Virzeeche vum Wärmetransfer muss konsequent bleiwen, an d’Wärmekapazitéit vum Kalorimeter selwer kann eng Roll spillen.

Bindungsenergien ginn eng Schätzung

Eng Bindung ze brieche kascht Energie; eng nei Bindung ze bilden setzt Energie fräi. Tabelléiert Bindungsenthalpie si Mëttelwäerter a kënnen jee no molekularem Ëmfeld variéieren.

Wann genee Standard-Bildungsenthalpie fir déi richteg Phasen disponibel sinn, si se dacks déi besser Wiel.

Mat reale thermochemeschen Date schaffen

Standardzoustand an Temperatur

D’°-Symbol heescht Standardzoustand, net “genee 25 °C”. Tabellen zitéieren dacks 298,15 K. Bei gréissere Temperaturännerunge variéiert ΔH iwwer d’Wärmekapazitéiten; d’Kirchhoff-Gesetz beschreift dës Ofhängegkeet.

D’Temperaturofhängegkeet gëtt duerch dem Kirchhoff säi Gesetz beschriwwen: d’Ännerung vun der Reaktiounsenthalpie mat T hänkt vun der Differenz vun de Wärmekapazitéite vu Produkter a Reaktanten of. A Basisaufgabe kann dat kleng sinn; a Prozessrechnungen net ëmmer.

Bildungsenthalpie ass eng Referenzkonventioun

Fir en Element a sengem Referenzzoustand gëtt ΔH°_f per Definitioun op null gesat. Dat heescht net, datt et keng Energie huet. Fir Kuelestoff ass Graphit déi üblech Referenz, net Diamant.

D’Definitioun ΔH°f=0 fir en Element a sengem Referenzzoustand erlaabt et, vill Reaktiounsenthalpien konsequent aus enger gemeinsamer Tabell opzebauen. D’Kraaft läit an der Rechnung mat enger Zoustandsfunktioun, net an engem absoluten „Energiegehalt“ vun all Stoff.

Vum Kalorimetersignal zur molarer Enthalpie

Wann 0,0100 mol Reaktant 2,50 kJ fräisetzen, ass d’molar Reaktiounsenthalpie −250 kJ mol⁻¹ fir d’Reaktioun wéi geschriwwen. D’Zuel vun den Dezimalstelle soll zur Messonsécherheet passen.

Wann d’ganz Reaktiounsgläichung duerno mat zwee multiplizéiert gëtt, verduebelt sech och ΔH. D’numeresch Prezisioun däerf awer net kënschtlech vergréissert ginn: bei klenge Temperaturännerunge kënnen Hëtztverloscht an d’Opléisung vum Thermometer wichteg ginn.

Übungen

Virzeechen

Eng Reaktioun wiermt d’Waasser ronderëm. Wéi eng Virzeeche huet ΔH vum Reaktiounssystem?

Hess

A→B huet +40 kJ mol⁻¹ an B→C −65 kJ mol⁻¹. Wat ass A→C?

Kalorimetrie

100 g Waasser ginn ëm 5,0 K erwiermt, c=4,18 J g⁻¹ K⁻¹. Wéi vill Hëtzt?