Enthalpie

ΔHR

„EntHalpie der Reaktion“

abgekürzt. Sie ist die Energie, die ein System bei konstantem Druck als Wärme an die Umgebung abgibt oder dieser entzieht. Die gesamte Energie einer Reaktion wird als Reaktionsenergie bezeichnet.

Die Reaktionsenthalpie setzt sich aus der Änderung der inneren Energie bei Atomumverteilung bei einer Reaktion und der Volumenarbeit zusammen, da eine Reaktion immer mit einer Volumenänderung einhergeht – im geschlossenen Gefäß gegen die Wände, im offenen gegen die Luft.

Ist ΔU (die Änderung der inneren Energie, s.u.) negativ, wird Energie abgegeben, ist ΔU positiv, wird Energie aufgenommen. Reaktionen, bei denen Wärme freigesetzt wird, werden als exotherme Reaktionen bezeichnet, ΔH nimmt einen negativen Wert an.

Reaktionen, bei denen Wärme aus der Umgebung entzogen wird, werden als Endotherme Reaktionen bezeichnet, ΔH nimmt einen positiven Wert an.

∆H = exotherm

∆H > 0 = endotherm

Entsprechend der Reaktionsenergie, welche als Differenz der inneren Energie der Produkte und der Edukte zu verstehen ist, ist auch die Reaktionsenthalpie ΔH als Differenz von Enthalpien (Wärmeinhalt) der Produkte und Edukte aufzufassen:

Bei einer exothermen Reaktion besitzen die Produkte eine geringere Enthalpie als die Edukte, bei endothermen Reaktionen umgekehrt. Zur Berechnung von Reaktionsenthalpien ΔHR benutzt man tabellarische Werte. Alle diese Werte sind auf Bedingungen bei 25 °C, Normaldruck (1.000 mbar) und auf 1 Mol geeicht. Der Aggregatzustand sollte beim Ablesen des Tabellenwerts beachtet werden.

Diese sogenannte molare Standardbildungsenthalpie wird mit ΔH0f abgekürzt. Elemente besitzen dabei immer den Wert 0, Verbindungen weisen spezifische Werte auf. Der Buchstabe „f“ stammt vom englischen Wort „formation“ für Bildung.

Berechnung

Im folgenden Abschnitt finden wir Beispielreaktionen mit der dazugehörigen Enthalpieberechnung. Die Beispielreaktionen sind Kochsalzbildung, eine Neutralisation und ein Vergleich zum besseren Verständnis:

Natriumchlorid – Bildungsreaktion (Exothermie)

2 Na (s)	+ Cl2 (g) reagieren zu	2 NaCl (s)
2 ∙ 0 $\dfrac{kJ}{mol}$	+ 0 $\dfrac{kJ}{mol}$	2 ∙ -411 $\dfrac{kJ}{mol}$

.

$\Delta H_R = \left (2 \cdot -411 \dfrac{kJ}{mol} \right ) -0 = -822\dfrac{kJ}{mol}$

Der Wert ist negativ, die Reaktion verläuft also exotherm.

Synthese von Ethin (Endothermie)

${2 C + H_2 \rightarrow C_2H_2}$

$\Delta H_R = +226,73 \dfrac{kJ}{mol} - (2 \cdot 0 \dfrac{kJ}{mol} + 0 \dfrac{kJ}{mol}) = \mathbf{+226,73} \dfrac{kJ}{mol}$.

Der Wert ist positiv, die Reaktion verläuft also endotherm.

Die beiden Reaktionen im Vergleich :