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gut speicherbar → hone. Energiedichte Energieoreugung Umwandlung in gewünschte Energieform. →nur Teil der Energiemenge in gewünschte End form Wirkungsgrad - Prozentzahl. der gewünschten Energie. Lunerwünscht off wärme) Energieträger Energie meist an bestimmte Materialien gebunden Reaktionswärme. chemische Reaktion mit ausgetauschter wärme (Umgebung) = Reaktionswärme. Qr. exotherm → Energie betrog positiv. - Wärme an Umgebung ·DU <0 => Qr = - DU. endotherm → Reaktionswärmen bestimmen • Änderung messbar frei gewordene. heaktionswärme Kalorimeter. RG mit Isolation → Menge Wasser → Temperatur vor Reaktion / nach. • Qv ~ AT (T₂-T₁). Reaktionssystem nimmt Energie aus Umgebung auf. -AU = Qr = Cp (wasser) ·mcwassel ·AT Wärmekapazität 120, Isolation, cuft nicht berücksichtigt Reaktion in wässrige Lösung ein Reaktionspartner als wässrige Lösung Wärmespeicher Reaktionspartner vorher gleiche Standar temperatur. Masse beide Lösungen = M(H₂O) Isolation -.<p (lösung). Cpcwasser! Си M(H₂0) AU=A₂H +. W. Qr it Wv Molare Reaktionsenthal pien 2+ (aq) +2 Reaktion gemessen Reaktionsenthalpie über freigesetzte Wärme bestimmen unabhängig von volumenarbeit - feste/ flüssige Phase bei Reaktion + 2ncs). → (u(s) -AH abhängig von n= 0,01 mol In auf Amol normiert 1 mol cu²tc. ·(ag) Cu²+ (aq) + Betrog kleiner -unterschiedliche Reaktionswärmen in offenen o. geschlossenen Systemen gleiche exo. Reaktion → innere Energie wird um gleichen Erwärmung Umgebung offenes System geving kleiner. → Teil der inneren Energie in ander Energleform. → Stempel der Spritze wird → volumenarbeit Wv. AU teilt sich auf. → 1. Volumenarbeit, 2. Wärmeenergie n ↑ n= 0,02 mul .cp = spezifische Wärmekapazität 2+ + Zn → innere Energie des Systems nimmt ab → Wr. fällt weg (ag) durch Wasserdampt hinausgeschoben → Arbeit gegen → AU → pos. Thermometer glühender Draht zur Zündung des Gemisches Reagenzglas- Isoliergefäß Reaktionsgemisch- Wasser → Kalorimeter -2,17 : 100. bei n= 0,01. + Amol. Znisi. →. 1. mol. Cu (s) + zu (3) (u(s) + Magnetrührstäbchen Magnetrührer- 2 Einfaches Kalorimeter ↓. Reaktionsenthalpie Apit Temperaturerhöhung Sizk →). Temperatur änderung verdoppelt sich AU PO & in °C AT 2 Zeit-Temperatur-Diagramm Wasser: 4,18 Art. = SU → unabhängig geschlossen / offen äußeren Luftdruck Die Flächen A und B sind gleich groß. →→ Produkte energie ärmer -)-217 KJ. 2+ 1 mol 7u²+ (aq); Art=-2171). Zn²+ (aq). Aritm = -217 mol ka ; ΔU = = neg. Wärme strömt in die Umgebung g.k t in min Q = 4₁18 · 5₁2k 100g =.2.173 ArH=-Qr= -2,7k) 19 Wasser →nimmt 4,18 J auf, wenn & um 1⁰⁰ steigt. - molare. Reaktionsenthalpic → Division experimentell ermittelte -2.17 KO DrHm ==217 K01 OrHm Stoffmenge Molare Standart reaktionsenthalpie. -Druck, Temperatur. beeinflussen. heben. n Reaktionsenthalpie → einheitliche Reaktionen. Artim Standartdruck 1000 hPa 298 K Dr H 1 → Reaktionswärmen. → Ausgangs- und Hess (wenn keine andere angegeben) Bildungsenthalpien. - molare Bildungsenthalpie Of Hm → molare neaktionsenthalpie →→ Reaktionsenthal pie für Bildung von. 1 mol eines Stoffes aus seinen Elementen → Tafelwerk stlm elementare Stoffe Of Hm² = 0. - Reaktionsprodukt mit Faktor ^. 0,01 mol Satz von Hess 4H((0₂) -3941 -> Reaktion Reaktion CO₂. auch über Kohlenstoff monoxid (CO) sind unabhängig End zustand entscheident. H2 + 2 02. – ЊО Amolc mit. Amol.0 Bildungsenthalpien aus Reaktionsenthalpien Satz von vom. Reaktionsweg ・Afthm = At Hm² (produkt) + 4H+m² ( Produkt) -106 mol 2.B. Propan: Bildungsenthalpie über Umweg der Verbrennung OrHm² = [4fHm (Produkte) - {Altmº (Edukte). Reaktionsenthalpien aus. Bildungsenthalpien. e Or Hm² = {4tm (Produkte) - {OfHm² (Edukte). 4rHm => Amol Propan direkt aus den Elementen herstellen →innere Energie des reagierenden Systems verringert sich 4 Hm² = -28601 Reaktionsenthalpie → Reaktionsenthalpie -394; 0 -2326 150 wird frei nol AH in kJ.mol-¹ -1 3C (Graphit), 4 H₂(g), 5 0₂(g) - A&H (C3H₂) = -106 kJ. mol-¹ durch dabei umgesetzte. A₁H=-2220 kJ. mol-1 3 CO₂(g), 4 H₂O(1) Bindungsenthalpie - Zweiatomige Moleküle Energie, die aufgewendet werden muss, um die Elektronenpaarbindung zu spalten ABHm. -experimentell bestimmbar 3-AH(CO₂)=-1182 kJ mol-¹ -mehratomige. Moleküle: Berechnung aus Durchschnittswerten → mittlere Bindungsenthalpie A&H (CO₂) = -394 kJ mol A&H (H₂O) = -286 kJ mol um 106 Standardbildungsenthalpie AH von Propan mol 4-AfH (H₂O) =-1144 kJ.mol-¹ Entropie S - frühere Auffassung: alle freiwillig ablaufende Reaktionen sind exotherm, obwohl auch schon endotherme bekannt waren - zweite Triebkraft (neben Enthalpic) für chemische Reaktion kein Erhaltungssatz Entropie zunahme - wenn mehr Teilchen gebildet werden octer entstehende Gase als Produkt → Entropiez unalime. endothermes Lösen Ammoniumchlorid freiwillig, da Teilchenanzahl → Erhöhung Entropie. J Wasser. Verdampf. Ammoniumchlorid als Teilchenanzahl Entropie nimmt ab. Verdampfen Wasser → viel größter Raum als Lösung → letzendlich nimmt. Entropie. zu. .der. As gesamt = As system + Asumgebung 2 ·05 gasam+ ²0 = Abnahme. Entropic nur - führt zwangsläufig zu Erhöhung an unter lokaler Betrachtung Berechnung von. Reaktionsentropien -Entropiewert absolut bestimmbar - alle Stoffe bei T= OK geringste - 5 = 0²/²/2 verschiedene => 2. Hauptsatz der Thermodynamik • Die Erhöhung eines abgeschlossenen Systems nimmt zu Salz sich in anderem Ort Arsm= ΣSm (Produkte) - {Sm³. (Edukte) Entropie und Wahrscheinlichkeit. -physikalischer Prozess: Gase verteilen sich gleichmäßig in geschlossenem System weisen Entropie zunahme viele Anionen und Kationen aufteilt → Erhöhung ・Entropie → Z.B.. H₂O = Teilchenstill stand Erwärmt →→ H2₂0 schwingen in Gitterplätzen? Entropie nimmt zu ; Schmelzpunkt => Entropiesprung (verlassen Gitterplätze) - tabelliert als molare standartentropien osm → Different - molare Standart reaktionsentropie Arm Aggregatszustand fest → flüssig / flüssig. → gapförmig 2 Vergrößerung des Volumens → regellose Verteilung der Teilchen Durchmischung zureier stoffe, größeres volumen. Ⓒ Erhöhung Teilchenanzan) chemische Reaktion Ausgleichen Temperatur unterschiede Sin J.K-¹.mol-¹ 200- 180 160 140 120 100 80 60 40- 201 0- Verdampfungsentropie fest Schmelz- entropie 2 oder bleibt gleich: 15²022 Kristall → flüssig → Verringerung der gasförmig gasförmig 273 373 2 Entropiezunahme beim Erwärmen von Wasser Tin K Zusammenwirken Ethalpie und Entropie natürliche Geschehen reagiert nach Bestreben der Enthalpieabnahme und zuhahme Entropie Gleichsinnige Wirkung_ → 2 Möglichkeiten - Entropie- und Ethalpieänderung wirken in die gleiche Richtung 1) verbrennung Pentan exotherm, Teilchenanzahl. Steigt, Bildung. Gase → Art ≤0, ASSO → freiwillig 2) Fotosynthese → AH₂O, ASCO erzwungen Gegenläutige wirkung_ Änderungen wirken gegeneinander → Temperatur hat entscheidenen Einfluss auf Verlauf der Reaktion 3) Dampfreformierung → ASSO, AH ₂0 Ay Hm² = 206 mol -hohe Temperaturen: Einfluss der. Entropie zunahme 4) Distickstofftetraoxid: AH = 0; AS<S 2 NO₂ → N₂O4 - bei tiefen Temperaturen überwiegt Einfluss der Enthalpicabnahme сни сог - CH₂ + H₂O → CO₂ + 3H₂ OrHm² = - St 15 mol überwiegt - Produkte überwiegt - Produkte werden gebildet Freie Reaktionsenthalpie - - Gibbs - Helmholtz - Gleichung, um abzuschätzen, ob reaktion freiwillig abläuft. → Triebträfte zusammengefasst 4.G=A₂H -T: A₂S A₂G = freie Reaktionsenthalpie -4650 freiwillig Reaktion mit Enthalpie abnahme, Entropie zunahme Reaktion mit Entual pie zunahme, Entropie abnahme 4,6²0 nicht freiwillig. gegenläufiges wirken: hohe Temperatur: Entropic überwiegt, tiefe Temp.: Ehthalpie über- wiegt Berechnung Dram - Werte. molare Größen für Standart zustand: Aram = Ar Hm° - T· DrSmº mol - 298 K → molare freie Standart reaktionsenthalpie Alm: Dram = {0, 4m" (Produkte) - {AGm°(Edukte Metastabile Systeme energetische Betrachtung nur Aussage, do Reaktion ablaufen kann → Kein zeitlicher Verlauf - viele Reaktionen trotz Dram co nicht spontan ablaufend → Deaktionsgeschwindigkeit = 0 von wenigen überschritten - Aktivierungsenergie sehr hoch → energetische Grenze wird nur energetisch. instabil". Metastabile Systeme Energieentwortung - bei allen realen Energieumwandlungen vermindert sich Anteil nutzbare Energie -irreversibel nicht von selbst in umgekehrte Richtung ·Energie entwortung ist gleichbedeutend mit Entropiczunahme → Verschmutzung Wasser nur in eine Richtung verschmutztor → Erhöhung des Raumgebietes, Teilchenanzah) (nicht mehr auf einer stelle Konzentriert) übertragene wärme -AU = Q₂ = M(H₂O) · (p(H₂O). AT. Änderung der Inneren Energie U. Reaktionswärme - Qr = Ar H Q₁ = -AU (exotherm) Qr = OU (endotherm) Formelsammlung Energetik Achm Lösungsenthalpie Hydratationsenthalpie + Atılm Gitterenthalpie Jalm DU Bultm molare Reaktionswärme m(H₂0); <p (H₂0). AT и = Qm³ Q + W :↓ Artim berechenbar - über Standartbildungsenthapion → pos. Entropie A₂5m² = {Sm°( Produkte) - {Sm (Edukle) 1 aus Artim = -Qu Qu Volumenarbeit Wv= -p.sv. Drttm = (-m .co .05) (P-E) molare Wm = Volumenarbeit -POV nur Gase > 4Hm² Bildungsenthalpie. Attm = 4ttım (Produck) + 4pm ² (Edukte) - Or Himn" → Reaktionsprodukt. mit Faktor 1 Freie Enthalpie ArG AG=AH - T·Ars Aram = {4, am° ( Produkte) - {ram (Edukte) THERMODYNA MIK Erster Hauptsatz (Energie kann nicht erzeugt/ verbraucht werden, nur um- gewandelt) Energie zweiter Hauptsatz Jeder Energietransfer ver- größert die Entropie Systeme isoliertes System: beides nicht möglich Satz von Hess 1 Sublimation (fest → t →gaßförmig KJ mol Offenes System: Energie u. Stoffaustausch möglich Entropieänderung AS freiwillig, wenn so (abgeschlossenes System) geschlossenes System. Energieaustausch möglich AG, <0= exergonisch A G₁₂ > 0 = endergonisch Freie Entropie G 1 1 Molave Standartveaktionsenthalpie ⇒ 4₂H²=- Reaktionswärmen sind unabhängig vom Reaktionsweg nur Ausgangszustand/Enzustand sind wichtig Verbindung zwischen Euthalpie, Entropie und T mol P-E A₂G=4₂H-TAS CR werden begünstigt wenn AS (gesamt) zunimmt ArH=-A₂H ·n (n = m ) < 1000g A₁H=-Qv=-c⋅M. AT (-'a) Entropie S Je höher die Unordnung, desto höher der Wert J K.mol = Arsm² = [ Sm ( Produkte) - {Sm (Edukte) H ist von der unge- setzten Menge abhängig Je mehr Temp., desto mehr Teilchenbewegung Wärme & wird mit der Umgebung ausgetauscht Gibbs-Helmholz-Gleichung Q=M.C. AT 1 H₂0 Reaktionsenthalpie H 1 bei Konstanten Druck übertragene Wärmeenergie = AH 1 4₂ H = -Q -neg. Reaktions- wärme Brennwert: wenn H₂0 nach Reaktion flüssig vorliegt Heizwert: wenn H₂0 noch Reaktion gaßförmig vorliegt Bei absoluter Temperatur (0°) Keine Teilchenbewegung : => S= absoluter Wert T= OK S= Ak-mol ARG<0 exergonisch: freiwillig ablaufence Reaktion ARGO endergonisch erzwungende Reaktion > ApH0: endotherm ARH<0: exotherm ArG=ArH-TA₁S+ A₂6=0 0 = Art-T·AS IT.AS T·AS=AHⓇ Or Ho T= Ors Grenztemperatur I Unterhalb der Grenztemperatur läuft die Reaktion endergonisch ab, loberhalb exergonisch к