Energieumsatz und Energiediagramm
Bei chemischen Reaktionen werden Bindungen zwischen Atomen geknüpft oder gelöst. Dieser Prozess ist mit einem Energieumsatz verbunden. Die Ausbildung neuer Bindungen setzt Energie frei, während die Spaltung von Bindungen Energie verbraucht. Dies führt zu zwei grundlegenden Arten von Reaktionen: exotherme und endotherme Reaktionen.
Exotherme Reaktionen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie Energie an die Umgebung abgeben. Bei diesen Reaktionen haben die Produkte weniger Energie als die Edukte. Die Reaktionsenergie ΔE hat daher ein negatives Vorzeichen.
Definition: Eine exotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
Im Gegensatz dazu nehmen endotherme Reaktionen ständig Energie aus der Umgebung auf. Die Produkte erhalten mehr Energie als die Edukte, und die Reaktionsenergie ΔE hat ein positives Vorzeichen.
Definition: Eine endotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird.
Ein wichtiges Konzept bei chemischen Reaktionen ist die Aktivierungsenergie. Die meisten exothermen und endothermen Reaktionen laufen erst nach einer Aktivierung ab, da die Teilchen mit einer für die Reaktion spezifischen Mindestenergie zusammenstoßen müssen.
Highlight: Die Aktivierungsenergie ist die Energiebarriere, die überwunden werden muss, damit eine chemische Reaktion stattfinden kann.
Energiediagramme veranschaulichen den Energieverlauf während einer Reaktion. Bei exothermen Reaktionen werden die Eduktteilchen aus einem metastabilen Zustand in einen reaktionsbereiten Zustand gebracht. Nach Einsetzen der Reaktion führt die freiwerdende Energie dazu, dass weitere Teilchen den reaktionsbereiten Zustand erreichen.
Beispiel: Ein Energiediagramm exotherme Reaktion zeigt einen Abfall der Energie von den Edukten zu den Produkten, wobei die Aktivierungsenergie als Hügel dargestellt wird, der überwunden werden muss.
