Servus,
zunächst bitte ich zu entschuldigen, falls meine Frage trivial erscheint. Aber mein letzter Chemieunterricht ist lange her und im Web habe ich auch keine Antwort finden können: Lässt sich aus bekannten Eigenschaften zweier Stoffe theoretisch errechnen, welche Energie bei deren gemeinsamer Reaktion unter optimalen Bedingungen freigesetzt wird?
Um ein konkretes Beispiel zu nennen: Kann man errechnen, welche Energie frei wird, wenn Kohlen- mit Sauerstoff zu CO2 verbrannt wird? Meine erster Gedanke war, dass ich die Menge, wenn jedes Kohlenstoffatom vier Elektronen an die Sauerstoffatome abgibt, über die Ionisierungsenergie des Kohlenstoffs errechnen könne. Bei genauer Überlegung scheint mir aber, dass ich hier Äpfel mit Glühbirnen vergleiche und die Ionisierungsenergie überhaupt keine Rolle spielt.
Lässt sich dieser Wert auf andere Weise errechnen (oder lässt sich evtl. umgekehrt aus der freigesetzten Energiemenge auf andere Eigenschaften schließen), oder ist die Messung im Kalorimeter obligatorisch?
Gruß
Lässt
sich aus bekannten Eigenschaften zweier Stoffe theoretisch
errechnen, welche Energie bei deren gemeinsamer Reaktion unter
optimalen Bedingungen freigesetzt wird?
Ja. Die Eigenschaft, die man dazu braucht ist die Bildungsenthalpie ΔBH aller beteiligten Stoffe (also Ausgangstoffe und Reaktionsprodukte). Für die Reaktionsenthalpie gilt dann
ΔRH = Σ νi·ΔBHi
wobei νi die stöchiometrischen Koeffizienten der jeweiligen Stoffe sind. Die Bildungsenthalpien findet man in entsprechenden Tabellenwerken oder Datenbanken, wie beispielsweise dem NIST Chemistry WebBook [http://webbook.nist.gov/chemistry/ ].
Um ein konkretes Beispiel zu nennen: Kann man errechnen,
welche Energie frei wird, wenn Kohlen- mit Sauerstoff zu
CO2 verbrannt wird?
Das ist besonders einfach, weil die Ausgangsstoffe Elemente sind und die Standardbildungsenthalpien von reinen Elementen in ihren stabilsten Form sind bei Standardbedingungen (1 atm & 25°C) definitionsgemäß Null. Die Reaktionsenthalpie ist unter diesen Bedingungen gleich der Bildungsenthalpie von Kohlendioxid, also -393,5 kJ/mol.
Moin
in ihren stabilsten Form sind bei Standardbedingungen (1 atm &
25°C) definitionsgemäß Null.
es gibt keine thermodynamische Standardtemperatur. Die Bildungsenthalpie von Elementen in Ihrer bei der jeweiligen Temperatur stabilsten Form ist Null.
Sprich, die Bildungsenthalpie von N2 ist Null, egal ob es fester Stickstoff ist oder welcher bei 25°C.
MfG
Hallo Doktor,
vielen Dank für deine Antwort. Damit habe ich jetzt die nötigen Stichworte, um mich weiter in das Thema einzuarbeiten. Ironischerweise bin ich, nachdem ich tagelang an verschiedensten Stellen vergebens gesucht habe, eben erst auf die Idee gekommen, dass das passende Stichwort der ‚Brennwert‘ ist. Darüber wäre ich gleich bei der Enthalpie gelandet…
Gruß
in ihren stabilsten Form sind bei Standardbedingungen (1 atm &
25°C) definitionsgemäß Null.
es gibt keine thermodynamische Standardtemperatur. Die
Bildungsenthalpie von Elementen in Ihrer bei der jeweiligen
Temperatur stabilsten Form ist Null.
Ich sprach von der Standardbildungsenthalpie und die ist definitonsgemäß bei 25°C Null. Man kann die Bildungsenthalpie natürlich auch für jede andere Temperatur willkürlich auf Null setzen, auch wenn es dann keine Standardbildungsenthalpie mehr ist. Es ist aber nicht möglich, sie für alle Temperaturen gleichzeitig auf Null zu setzen. Weil die Bildungsenthalpie das Integral der Wärmekapatität über die Temperatur ist, müßte die Wärmekapazität für diesen Fall Null sein.
Sprich, die Bildungsenthalpie von N2 ist Null, egal
ob es fester Stickstoff ist oder welcher bei 25°C.
Bei 6000 K hat Stickstoff beispielsweise eine Standardbildungsenthalpie von 205,8 kJ/mol [Werte siehe http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?Formula=N2&NoI… ]. Bei flüssigem Stickstoff ist die Bildungsenthalpie stark negativ, weil beim Abkühlen nicht nur viel Wärme abgegeben wird, sondern auch noch ein Phasenübergang zwischen liegt.
Hallo!
Zu Deinem Thema hilft „Physikalische Chemie“ von Peter Atkins (leider nicht ganz billig, keine ganz leichte Kost, aber fürs Selbststudium und für tieferes Verständnis richtig gut). Außerdem hilfreich: Wikipedia mit den Stichworten Thermochemie, Enthalpie sowie Dortmunder Datenbank.
Gruß
Wolfgang