Bildungsenthalpie – Berechnung von Reaktionsenthalpien

Reaktionsenthalpien konnen auf einfache Weise aus den Werten der Bildungsenthal – pien der Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte einer Reaktion berechnet werden. Unter der Bildungsenthalpie eines Stoffes versteht man die Reaktionswarme der Bildung von einem Mol dieses Stoffes aus den Elementen. Sie kann, wie jede Reakti – onsenthalpie, negativ oder positiv sein. Im ersten Fall spricht man von exothermen, im zweiten von endothermen Verbindungen. Um eine Vergleichbarkeit zu gewahrleisten, wurden Standardbildungsenthalpien eingefuhrt.

Die Standardbildungsenthalpie AHb° einer Verbindung ist die Reaktionsen – thalpie, die bei der Bildung von einem Mol der Verbindung im Standardzu – stand aus den Elementen im Standardzustand auftritt.

Die hochgestellte Null weist auf Standardbedingungen hin. Unter Standardbedin – gungen versteht man einen Druck von 1,013 bar, eine Temperatur von 25°C (298 K) und den stabilen Aggregatzustand der Stoffe unter diesen Bedingungen. Die Bedeu-
tung der letzteren Festlegung soil am Beispiel Wasser gezeigt werden: Die Bildung – senthalpien von flussigem und von gasformigem Wasser (AHb° H20(1) = -286 kJ/mol, AHb° H20(g) = -242 kJ/mol) unterscheiden sich um 44 kJ. Diese Energiemenge ent – spricht genau der Verdampfungswarme, d. h. der Warme, die notwendig ist, um 1 Mol Wasser aus dem fliissigen in den gasformigen Zustand zu iiberfuhren. Aus diesem Grund muss bei der Berechnung von Reaktionsenthalpien bereits in der Reaktions – gleichung der Aggregatzustand der Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte gekenn – zeichnet werden: s = solid, fest; / = liquid, flussig und g = gaseous, gasformig.

In den den Bildungsenthalpien zugrunde liegenden Bildungsgleichungen sind gebro – chene Stochiometriekoeffizienten erlaubt, da sich AHb° definitionsgemaB auf die Bildung von einem Mol der Verbindung bezieht. FUr die freien Elemente wird die Standardbildungsenthalpie definitionsgemaB gleich null gesetzt.

Die Reaktionsenthalpie einer beliebigen Reaktion (unter Standardbedingun – gen) ergibt sich aus der Differenz der Summe der Standardbildungsenthal – pien der Reaktionsprodukte und der Summe der Standardbildungsenthal – pien der Edukte.

AHr = TiAHb0 (Reaktionsprodukte) – ИЛНв° (Ausgangsstoffe)

Bei der Berechnung der Reaktionsenthalpien sind die Standardbildungsenthalpien naturlich mit den jeweiligen Stochiometriekoeffizienten der Reaktionsgleichung zu multiplizieren (haufige Fehlerquelle!). Da sich die berechneten Reaktionsenthalpien immer auf den Standardzustand beziehen, lasst man die hochgestellte Null haufig weg.

Die AHB°-Werte sind in Tabellenwerken zu finden. Einige oft gebrauchte Werte sind in Anhang 2 aufgefiihrt.

Подпись: HПодпись: Abbildung 4.2

Bildungsenthalpie - Berechnung von Reaktionsenthalpien Bildungsenthalpie - Berechnung von Reaktionsenthalpien Подпись: Enthalpiediagramm einer exothermen Reaktion

Elemente im Standard­zustand

Reaktionsprodukte

Beispiele zur Berechnung von Reaktionsenthalpien:

1. Es ist die Reaktionsenthalpie ftir das Loschen von Branntkalk (Kalkloschen) zu berechnen (Standardbedingungen)! Die АНв – Werte sind dem Anhang 2 zu entnehmen!

Bildungsenthalpie - Berechnung von Reaktionsenthalpien

CaO(s) + H20(1) —► Ca(OH)2(s)

AHr° = ZAHB°(Reaktionsprodukte) – SAHB°(Ausgangsstoffe)

AHr° = [AHB°(Ca(OH)2 s] – [AHB°(CaO> + AHB°(H20)/ ]

AHr° = [-986 kJ/mol] – [-635 kJ/mol + -285 kJ/mol] = -66 kJ/mol.

Das Loschen von Branntkalk ist ein exothermer Vorgang (s. a. Кар. 9.3.2.1).

2. Berechnen Sie die Reaktionsenthalpie to das Brennen von Kalkstein (CaC03)!

CaC03(s) —► CaO(s) + C02(g)

Die Werte to die Standardbildungsenthalpien sind wiederum dem Anhang 2 zu entnehmen!

AHr° = [(ДНв°(СаО>) + (AHB°(C02)g)] – [AHB°(CaC03>]

AHr° = [-635 kJ/mol + -394 kJ/mol] – [-1207 kJ/mol]

AHr° = +178 kJ/mol => Das Kalkbrennen ist endothermer Vorgang (s. a. Кар. 9.3.2.1).