Thermochemie: Lernleitfaden

Kernideen

Die Thermochemie verfolgt die bei chemischen und physikalischen Vorgängen ausgetauschte Wärme. Die Enthalpieänderung ΔH ist bei exothermen Reaktionen, die Wärme abgeben, negativ und bei endothermen positiv.

• Die Wärme für eine Temperaturänderung ist q = mcΔT. Wasser hat c = 4,18 J/(g·°C).
• Hesssches Gesetz: Die Reaktionsenthalpie ist gleich, ob die Reaktion in einem oder in mehreren Schritten verläuft; Gleichungen und ihre ΔH-Werte lassen sich also addieren.
• Mit Bildungsenthalpien gilt ΔH°_rxn = ΣΔH°f(Produkte) − ΣΔH°f(Edukte), wobei Elemente im Standardzustand null haben.
• Mit Bindungsenthalpien gilt ΔH ≈ Energie zum Brechen der Bindungen der Edukte minus Energie, die beim Knüpfen der Bindungen der Produkte frei wird.

Wichtige Gleichungen

• q = mcΔT
• ΔH°_rxn = ΣΔH°f(products) − ΣΔH°f(reactants)
• ΔH ≈ Σ bonds broken − Σ bonds formed
• q = mL (phase change)

Durchgerechnetes Beispiel

Verbrennung von Methan: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O(l). Mit ΔH°f von −74,8 für CH₄, −393,5 für CO₂ und −285,8 kJ/mol für H₂O(l): ΔH°_rxn = [−393,5 + 2(−285,8)] − (−74,8) = −890,3 kJ pro Mol Methan. Im Kalorimeter nehmen 100,0 g Wasser beim Erwärmen von 20,0 °C auf 25,0 °C q = 100,0 × 4,18 × 5,0 = 2090 J auf.

Häufige Fehler

• Vergessen, ΔH°f mit dem stöchiometrischen Koeffizienten zu multiplizieren.
• Die Reihenfolge Produkte minus Edukte vertauschen, wodurch das Vorzeichen von ΔH kippt.
• ΔH für einen Formelumsatz nicht skalieren, wenn die Gleichung verdoppelt oder umgekehrt wird.

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