Kinetik & Energetik bei chemischen Reaktionen
chemischer Reaktionen:
Reaktionsenthalpie: (delta HR)
-freigesetzte oder aufgenommene Wärme(-energie), bei einer Reaktion von einem System
-entspricht der Energiedifferenz zwischen Edukten und Produkten
-Einheit Joule (J)
Endotherme Reaktionen:
(delta HR>0)
-Energie muss aufgewendet werden
Exotherme Reaktionen: (delta HR<0)
-Energie wird freigesetzt
Entropie:
-Maß für den Ordnungsgrad eines Systems
-große Ordnung –> kleiner Entropiewert
-kleine Ordnung –> großer Entropiewert
Geschlossene Systeme:
•delta G<0 Reaktion läuft freiwillig ab –> exergon
•delta G=0 Reaktion befindet sich im Gleichgewicht
•delta G>0 Reaktion läuft nicht freiwillig ab –> endergon
Aktivierungsenergie:
-ermöglicht kontrollierte Abläufe einer Reaktion
-ist eine Energiebarriere, die zum Start einer Reaktion überwunden werden muss
-Energiebarriere löst bestehende Bindungen und knüpft daraufhin wieder neue
-Je nachdem ob beim Neuknüpfen mehr oder weniger Energie frei wird, als zum Lösen aufgewendet werden musste, ist es exo- oder endotherm
z.B. bei einem Auto:
Katalysatoren:
-verändern den Betrag der Aktivierungsenergie einer Reaktion und beeinflussen dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit
-Lage des Gleichgewichtes und der Betrag der Reaktionsenthalpie wird nicht beeinflusst
-werden bei der Reaktion nicht verbraucht
-wirken meist spezifisch für eine Reaktion
Positiver Katalysator:
-Aktivierungsenergie wird herabgesetzt und der Ablauf der Reaktion beschleunigt.
Negativer Katalysator:
-Reaktionsgeschwindigkeit wird entsprechend verlangsamt.
Weiteres Beispiel für einen Katalysator ist der menschliche Körper: die Enzyme
Thermodynamik: System
-beliebige Menge Materie, die von ihrer Umgebung abgegrenzt ist. (z.B. Erlenmeyer-Kolben mit 50ml Salzsäure)
Abgeschlossene, isolierte Systeme:
Energie & Materie können nicht mit der Umgebung ausgetauscht werden.
z.B. :
Geschlossene Systeme:
-Wände des Systems sind durchlässig für Energie.
z.B. : Sprudelflasche
Offene Systeme:
-Austausch von Energie & Materie möglich.
z.B. : menschliche Körper
chemische Reaktion:
-Eigenschaften + Energiegehalt der Stoffe verändert sich
-bei Umwandlungen geht Energie nicht verloren und es kommt auch keine neue hinzu
-aufgewandte oder freigesetzte Energie kommt in verschiedenen Formen vor
Wärme: Reaktionswärme (Enthalpie, H) –> an Umgebung abgegeben oder ihr entzogen
Elektrische Energie:
•Redoxreaktion –> Energie in Form von elektrischer Energie freigesetzt
•Elektrolyse –> elektrische Energie zugeführt
z.B. :
Licht:
-eher selten
-Energie als Licht abgestrahlt
(E= h•f)
z.B. :
z.B. : (bei Fotosynthese)
chemischer Reaktionen:
Reaktionsgeschwindigkeit:
-Änderung der Konzentration eines Stoffes pro Zeiteinheit
v = c2-c1/ delta t = delta c/delta t
•sie ist proportional zur Konzentration der beteiligten Teilchen
•k = Geschwindigkeitskonstante
•sie nimmt mit zunehmender Temperatur zu
Hängt ab von:
•Konzentration:
-Je höher die Konzentration der Teilchen, desto eher findet eine Reaktion statt.
•Temperatur:
-Je höher die Temperatur, desto größer wird die kinetische Energie der Teilchen, welche eine Reaktion wahrscheinlicher macht.
-Je größer die reagierende Oberfläche, desto größer ist die Reaktionsgeschwindigkeit.
Faustregel: Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel= RGT-Regel