Reaktionsenthalpie

Was ist die Reaktionsenthalpie?

Die Reaktionsenthalpie ΔH_r ist die Wärmemenge, die bei einer Reaktion unter konstantem Druck mit der Umgebung ausgetauscht wird. Nach dem Satz von Hess ergibt sie sich als Differenz der Bildungsenthalpien von Produkten und Edukten — unabhängig davon, über welche Zwischenschritte die Reaktion verläuft.

Vorzeichen-Konvention: ΔH_r < 0 bedeutet eine exotherme Reaktion (Wärme wird freigesetzt), ΔH_r > 0 eine endotherme Reaktion (Wärme wird aufgenommen).

Die Formel

ΔH_r = ΔH_prod − ΔH_edukt

Umstellungen:
    ΔH_prod  = ΔH_r + ΔH_edukt
    ΔH_edukt = ΔH_prod − ΔH_r

Die Variablen

Minimal-Beispiel

Für eine Reaktion sind ΔH_prod = −394 kJ/mol und ΔH_edukt = −111 kJ/mol gegeben.

ΔH_r = ΔH_prod − ΔH_edukt
     = −394 kJ/mol − (−111 kJ/mol)
     = −283 kJ/mol   (exotherm)

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Verbrennung von Methan

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bildungsenthalpien (kJ/mol): CH₄ = −74,9; O₂ = 0; CO₂ = −393,5; H₂O (fl) = −285,8.

ΔH_prod  = −393,5 + 2 · (−285,8) = −965,1 kJ/mol
ΔH_edukt = −74,9 + 2 · 0         = −74,9 kJ/mol

ΔH_r = −965,1 − (−74,9)
     = −890,2 kJ/mol   (stark exotherm)

Beispiel 2 — Knallgas-Reaktion

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (fl). Bildungsenthalpien: H₂ = 0; O₂ = 0; H₂O (fl) = −285,8 kJ/mol.

ΔH_prod  = 2 · (−285,8) = −571,6 kJ/mol
ΔH_edukt = 0

ΔH_r = −571,6 kJ/mol

Beispiel 3 — Endotherme Reaktion

Beim Brennen von Kalk: CaCO₃ → CaO + CO₂. Bildungsenthalpien: CaCO₃ = −1207; CaO = −635; CO₂ = −393,5.

ΔH_prod  = −635 + (−393,5) = −1028,5 kJ/mol
ΔH_edukt = −1207

ΔH_r = −1028,5 − (−1207)
     = +178,5 kJ/mol   (endotherm)