Die Rolle der Entropie in chemischen Reaktionen

Die Triebkraft der zuvor beschriebenen endothermen Reaktion liegt in der Zunahme der Entropie. Bei genauerer Betrachtung der Reaktionsgleichung wird deutlich, dass ein Gas (NH₃) und eine Flüssigkeit (H₂O) entstehen, was zu einer Teilchenvermehrung und einem Übergang von Feststoffen in den flüssigen Zustand führt.

Definition: Entropie ist ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit in einem System. Eine Zunahme der Entropie bedeutet eine Zunahme der Unordnung.

Highlight: Die Triebkraft dieser Reaktion ist die Entropiezunahme. Wenn endotherme Reaktionen freiwillig, also spontan ablaufen, muss die Entropie des Systems zunehmen.

Example: Entropie Beispiele Alltag: Das Schmelzen von Eis, die Verdunstung von Wasser oder die Ausbreitung eines Duftes im Raum sind alltägliche Beispiele für Entropiezunahme.

Vocabulary: Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung (ΔG = ΔH - TΔS) beschreibt die Beziehung zwischen Enthalpie, Entropie und der Spontaneität einer Reaktion.

Diese Erkenntnisse erweitern unser Verständnis von chemischen Reaktionen und zeigen, dass die Triebkraft nicht allein durch die Energiefreisetzung bestimmt wird, sondern auch durch die Veränderung der Entropie.

Endotherme Reaktionen können spontan ablaufen

Ein Demonstrationsversuch zeigt, dass auch endotherme Reaktionen spontan ablaufen können. Die Reaktion von Bariumhydroxid mit Ammoniumthiocyanat ist ein faszinierendes Beispiel dafür.

Example: Endotherme Reaktion mit Katalysator Beispiel: Ba(OH)₂ · 8H₂O + 2NH₄SCN → Ba(SCN)₂ + 2NH₃ + 10H₂O

Bei der Durchführung des Versuchs werden 3g Bariumhydroxid und 3g Ammoniumthiocyanat in einem Erlenmeyerkolben gemischt.

Highlight: Obwohl die Reaktion endotherm ist und das Gemisch kalt wird, läuft sie dennoch freiwillig ab.

Die Beobachtung zeigt, dass sich eine viskose Flüssigkeit bildet und das Gemisch sowie der Kolben kalt werden. Dies deutet auf eine endotherme Reaktion hin, bei der Energie aus der Umgebung aufgenommen wird.

Definition: Endotherme Reaktionen nehmen Energie aus der Umgebung auf und haben eine positive Enthalpieänderung (ΔH > 0).

Example: Endotherme Reaktion Beispiel Alltag: Das Schmelzen von Eis ist ein alltägliches Beispiel für eine endotherme Reaktion.