35 Die Grundlagen chemischer Reaktionen Was bezeichnen wir als „exotherme Reaktionen“? Bei vielen chemischen Reaktionen wird die chemische Energie der Ausgangsstoffe in andere Energieformen umgewandelt und abgegeben. Reaktionen, bei denen Reaktionsenergie abgegeben wird, bezeichnen wir als „exotherm“. Bei der chemischen Reaktion im Inneren einer 3V-Lithium-Zelle (Abb. 35.1) wird elektrische Energie und auch ein wenig Wärme abgegeben und dadurch die LED zum Leuchten gebracht. Brennstoffe enthalten eine große Menge an chemischer Energie. Damit sie zB mit dem Sauerstoffgas der Luft reagieren („verbrennen“) können, müssen sie aktiviert („angezündet“) werden (Abb. 34.3 und 35.2). Wie können wir Energieverläufe darstellen? Knallschaum (Abb. 35.3 und 35.5) Gefahr Achtung Schutzbrille! Eine Kunststoffpipette mit dünnem Rohr wird zu ¾ mit Natriumcarbonat- Lösung gefüllt. Das Pipettenröhrchen wird nach oben gehalten und in ein Gläschen mit Seifenblasenlösung gebogen. Es wird mit Klebeband fixiert. Zwei dünne Spritzenkanülen werden in den Pipettenball gesteckt. Sie dürfen einander nicht berühren. a) Beim Anlegen von 9-V-Gleichspannung an die Kanülen entstehen an beiden Polen Gase. Die Gasmischung bildet einen Schaum. b) Zündet man den Schaum an, knallt es! In einem Energie-Zeit-Diagramm können die Aufnahme und Abgabe von Energie bei LV2 anschaulich dargestellt werden (Abb. 35.4): (1) Bei der Elektrolyse des Wassers wird elektrische Energie zugeführt. Diese Reaktion ist endotherm: 2 H2O + Energie 2 H2 + O2 Ein Teil der zugeführten Energie wird zB als Wärme abgegeben. (2) Die Endstoffe Wasserstoffgas (H2) und Sauerstoffgas (O2) enthalten mehr chemische Energie als der Ausgangsstoff Wasser (H2O). (3) Damit Wasserstoff- und Sauerstoffgas miteinander reagieren können, ist die Aktivierungsenergie der Zündholzflamme notwendig. (4) Bei der exothermen Reaktion von H2 und O2 wird Wärme-, Licht- (Flamme) und Bewegungsenergie (Schall) frei: 2 H2 + O2 2 H2O + Energie (5) Der neu entstandene Stoff (H2O) enthält weniger chemische Energie als die Ausgangsstoffe Wasserstoff- (H2) und Sauerstoffgas (O2). 35.1 Bei der Reaktion im Inneren der Lithium-Zelle wird elektrische Energie abgegeben. Bei exothermen Reaktionen wird Reaktionsenergie abgegeben. Die Endstoffe haben weniger chemische Energie als die Ausgangsstoffe. M Infobox: „Exotherm“ bedeutet „Wärme hinaus“. Die Energie wird bei der Bildung von Stoffen mit geringerem Energieinhalt frei. LV2 35.2 Bei einem Feuerwerk wird Energie von Wärme, Licht und Bewegung abgegeben. 35.3 Knallschaum (a): Die Elektrolyse ist eine endotherme Reaktion. In einem Energie-Zeit-Diagramm können die Energieaufnahme und Energieabgabe bei chemischen Reaktionen dargestellt werden. M Zeit endotherm (Elektrolyse) abgegebene Energie Energie Aktivierungsenergie Wasser Wasserstoffgas Sauerstoffgas aufgenommene Energie 1 2 35.4 Die Energie-Zeit-Diagramme zeigen die Energieaufnahme und –abgabe der Ausgangs- und Endstoffe bei V2. Zeit exotherm (Knall) abgegebene Energie Energie Aktivierungsenergie Wasser Wasserstoffgas Sauerstoffgas 3 4 5 35.5 Knallschaum (b): Das Anzünden bewirkt eine exotherme Reaktion. GefBU wx33fu Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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