Energiediagramm einer Reaktion – exotherm und endotherm

Was sie zeigt

Ein Enthalpiediagramm vergleicht die Enthalpie von Edukten und Produkten entlang des Reaktionswegs. Liegen die Produkte tiefer, wird Energie an die Umgebung abgegeben: Die Reaktion ist exotherm und ΔH negativ, etwa bei der Verbrennung von Methan, Wasserstoff oder Kohlenstoff. Liegen sie höher, wie bei der thermischen Zersetzung von CaCO₃, ist die Reaktion endotherm und ΔH positiv. Die Aktivierungsenergie Ea ist die Höhe der Barriere über den Edukten. Ein Katalysator bietet eine niedrigere Barriere, lässt aber beide Niveaus und damit ΔH unverändert. Die ausgetauschte Wärme beträgt q = n·|ΔH|.

So funktioniert es

Wählen Sie eine Reaktion mit realer Standardreaktionsenthalpie oder wählen Sie Eigenes ΔH und legen Sie den Wert selbst fest. Klicken Sie auf Reaktion starten und beobachten Sie, wie das Thermometer im Becherglas steigt oder fällt. Ziehen Sie den Gipfel oder ändern Sie die Aktivierungsenergie Ea, um die Barriere zu verändern, und schalten Sie den Katalysator ein und aus: Der Gipfel sinkt, doch der Abstand zwischen Edukten und Produkten und die Temperaturänderung bleiben gleich.

Einstellbare Parameter

• Reaktion CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (ΔH = −890 kJ), 2H₂ + O₂ → 2H₂O(l) (ΔH = −571,6 kJ), C + O₂ → CO₂ (ΔH = −393,5 kJ), CaCO₃ → CaO + CO₂ (ΔH = +178 kJ), N₂ + O₂ → 2NO (ΔH = +180,6 kJ), Eigenes ΔH
• Eigenes ΔH (bei Auswahl „Eigenes ΔH“) -1000–1000 kJ
• Aktivierungsenergie Ea (zur Veranschaulichung) 20–400 kJ
• Katalysator vorhanden (senkt Ea)

Fragen zum Erkunden

1. Braucht auch eine exotherme Reaktion Energie, um zu starten, und wie zeigt das Diagramm das?
2. Ändert das Einschalten des Katalysators ΔH oder die Temperaturänderung der Lösung?
3. Warum muss Kalkstein (CaCO₃) ständig erhitzt werden, damit er sich weiter zersetzt?