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Spontane Reaktionen und Entropie: Einfach erklärt für Kinder

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28.2.2021

Chemie

2. Hauptsatz der Thermodynamik

Spontane Reaktionen und Entropie: Einfach erklärt für Kinder

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik erklärt die Triebkräfte chemischer Reaktionen. Es gibt zwei Haupttriebkräfte: das Streben nach Energieminimum und das Streben nach maximaler Unordnung. Die Entropie misst den Grad der Unordnung in Systemen.

  • Freiwillige exotherme vs endotherme Reaktionen werden diskutiert
  • Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung quantifiziert die Triebkraft chemischer Reaktionen
  • Entropie und Unordnung in chemischen Reaktionen spielen eine zentrale Rolle
  • Berechnungen der Reaktionsentropie und freien Enthalpie werden erklärt
...

28.2.2021

315

2.10 Der II. Hauptsatz der Thermo-
dynamik
2.10.1 Triebkräfte ichem. Reaktionen.
Reaktionen
wie
- Auflösen unedler Metalle in Säuren
- Wasse

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Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung und der II. Hauptsatz

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass spontane Reaktionen nur in Richtung zunehmender Unordnung ablaufen, was einer Zunahme der Gesamtentropie der Welt entspricht. Dabei muss nicht nur die Reaktionsentropie, sondern auch die Entropieänderung der Umgebung berücksichtigt werden.

Highlight: Die Entropieänderung der Umgebung hängt von der Reaktionsenthalpie und der Temperatur ab.

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung ist die mathematische Formulierung des II. Hauptsatzes:

ΔRG = ΔRH - T * ΔRS

Wobei:

  • ΔRG: Freie Enthalpie [kJ/mol]
  • ΔRH: Reaktionsenthalpie
  • T: Temperatur
  • ΔRS: Reaktionsentropie

Definition: Die freie Enthalpie ΔRG gibt Aufschluss über die Freiwilligkeit einer chemischen Reaktion:

  • ΔRG < 0: freiwillig ablaufende Reaktion (exergonisch)
  • ΔRG > 0: nicht freiwillig ablaufende Reaktion (endergonisch)
2.10 Der II. Hauptsatz der Thermo-
dynamik
2.10.1 Triebkräfte ichem. Reaktionen.
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Anwendung der Gibbs-Helmholtz-Gleichung

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung ermöglicht es, die Spontanität chemischer Reaktionen vorherzusagen. Hier werden zwei Beispiele betrachtet:

  1. Synthese von H₂O (l) aus den Elementen: 2H₂ + O₂ → 2(H₂O)

    Mit ΔRH = -286 kJ/mol und ΔRS = -0,327 kJ/(molK) bei T = 298 K ergibt sich: ΔRG = ΔRH - T * ΔRS = -286 kJ/mol - 298 K * (-0,327 kJ/(molK)) = -188,554 kJ/mol

    Example: Da ΔRG < 0 ist, läuft diese Reaktion freiwillig ab.

  2. Bildung von O₃ aus Sauerstoff: 3O₂ → 2O₃

    Mit ΔRH = 143 kJ/mol und ΔRS = -0,0035 kJ/(molK) bei T = 298 K ergibt sich: ΔRG = 143 kJ/mol - 298 K * (-0,0035 kJ/(molK)) = 144,043 kJ/mol

    Example: Da ΔRG > 0 ist, läuft diese Reaktion nicht freiwillig ab.

Highlight: Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung zeigt, dass die Spontanität einer Reaktion von der Temperatur abhängen kann. Bei höheren Temperaturen gewinnt der Entropieterm an Bedeutung.

Diese Beispiele verdeutlichen, wie der 2. Hauptsatz der Thermodynamik und die Gibbs-Helmholtz-Gleichung in der Praxis angewendet werden, um das Verhalten chemischer Reaktionen vorherzusagen und zu verstehen.

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Philipp, iOS User

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Chemie

315

28. Feb. 2021

3 Seiten

Spontane Reaktionen und Entropie: Einfach erklärt für Kinder

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik erklärt die Triebkräfte chemischer Reaktionen. Es gibt zwei Haupttriebkräfte: das Streben nach Energieminimum und das Streben nach maximaler Unordnung. Die Entropie misst den Grad der Unordnung in Systemen.

  • Freiwillige exotherme vs endotherme Reaktionenwerden... Mehr anzeigen
2.10 Der II. Hauptsatz der Thermo-
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Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung und der II. Hauptsatz

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass spontane Reaktionen nur in Richtung zunehmender Unordnung ablaufen, was einer Zunahme der Gesamtentropie der Welt entspricht. Dabei muss nicht nur die Reaktionsentropie, sondern auch die Entropieänderung der Umgebung berücksichtigt werden.

Highlight: Die Entropieänderung der Umgebung hängt von der Reaktionsenthalpie und der Temperatur ab.

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung ist die mathematische Formulierung des II. Hauptsatzes:

ΔRG = ΔRH - T * ΔRS

Wobei:

  • ΔRG: Freie Enthalpie [kJ/mol]
  • ΔRH: Reaktionsenthalpie
  • T: Temperatur
  • ΔRS: Reaktionsentropie

Definition: Die freie Enthalpie ΔRG gibt Aufschluss über die Freiwilligkeit einer chemischen Reaktion:

  • ΔRG < 0: freiwillig ablaufende Reaktion (exergonisch)
  • ΔRG > 0: nicht freiwillig ablaufende Reaktion (endergonisch)
2.10 Der II. Hauptsatz der Thermo-
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Anwendung der Gibbs-Helmholtz-Gleichung

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung ermöglicht es, die Spontanität chemischer Reaktionen vorherzusagen. Hier werden zwei Beispiele betrachtet:

  1. Synthese von H₂O (l) aus den Elementen: 2H₂ + O₂ → 2(H₂O)

    Mit ΔRH = -286 kJ/mol und ΔRS = -0,327 kJ/(molK) bei T = 298 K ergibt sich: ΔRG = ΔRH - T * ΔRS = -286 kJ/mol - 298 K * (-0,327 kJ/(molK)) = -188,554 kJ/mol

    Example: Da ΔRG < 0 ist, läuft diese Reaktion freiwillig ab.

  2. Bildung von O₃ aus Sauerstoff: 3O₂ → 2O₃

    Mit ΔRH = 143 kJ/mol und ΔRS = -0,0035 kJ/(molK) bei T = 298 K ergibt sich: ΔRG = 143 kJ/mol - 298 K * (-0,0035 kJ/(molK)) = 144,043 kJ/mol

    Example: Da ΔRG > 0 ist, läuft diese Reaktion nicht freiwillig ab.

Highlight: Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung zeigt, dass die Spontanität einer Reaktion von der Temperatur abhängen kann. Bei höheren Temperaturen gewinnt der Entropieterm an Bedeutung.

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Der II. Hauptsatz der Thermodynamik und Triebkräfte chemischer Reaktionen

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik befasst sich mit den Triebkräften chemischer Reaktionen. Viele Reaktionen laufen spontan ab, wie das Auflösen unedler Metalle in Säuren oder Verbrennungen. Zunächst wurde vermutet, dass alle exothermen Reaktionen freiwillig ablaufen und das Streben nach einem Enthalpieminimum die einzige Triebkraft sei.

Highlight: Es gibt jedoch auch endotherme Reaktionen, die spontan ablaufen, was die Existenz einer zweiten Triebkraft nahelegt.

Diese zweite Triebkraft ist das Streben der Stoffe nach maximaler Unordnung.

Example: Bei der Auflösung von Kristallen wie KNO₃ gehen geordnete Strukturen in ungeordnete Ionen in Lösung über.

Definition: Die Entropie S ist das Maß für die den Stoffen innewohnende Unordnung. Je größer die Unordnung, desto größer die Entropie.

Die Reaktionsentropie ΔRS beschreibt die Entropieänderung während einer Reaktion:

  • ΔRS > 0: Entropiezunahme
  • ΔRS < 0: Entropieabnahme

Vocabulary: Molare Standardentropie Sm: tabellarisch erfasste Entropiewerte für Stoffe

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Sarah L

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