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Satz von Hess – Enthalpiekreisläufe aufbauen

ChemieEnergetik und ThermodynamikAlter 15–16

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Vier Ansichten zum Satz von Hess. Hess-Kreislauf: Berechnen Sie ΔrH einer Reaktion über Bildungsenthalpien, Verbrennungsenthalpien oder mittlere Bindungsenthalpien, als Kreislauf oder Energiediagramm, Schritt für Schritt. Gleichungen kombinieren: Kehren Sie gegebene Gleichungen um, multiplizieren und addieren Sie sie, bis die Zielgleichung entsteht. Born-Haber-Kreisprozess: Berechnen Sie die Gitterenthalpie von NaCl, KCl, LiF, MgO und MgCl₂. Labor: Bestimmen Sie mit einem Styroporbecher-Kalorimeter indirekt die Hydratationsenthalpie von CuSO₄ oder die Bildungsenthalpie von MgO.

Lektion: Reaktionsenthalpie; Bildungs- und Verbrennungsenthalpien, Bindungsenthalpien; Satz von Hess; Born-Haber-Kreisprozess

Was sie zeigt

Der Satz von Hess besagt, dass die Enthalpieänderung einer Reaktion unabhängig vom Weg von den Edukten zu den Produkten ist, weil die Enthalpie eine Zustandsgröße ist. So lassen sich Enthalpieänderungen bestimmen, die man nicht direkt messen kann. Der Weg über die Elemente liefert ΔrH = ΣΔfH(Produkte) − ΣΔfH(Edukte); der Weg über die Verbrennungsprodukte liefert ΔrH = ΣΔcH(Edukte) − ΣΔcH(Produkte). Mittlere Bindungsenthalpien ergeben nur einen Schätzwert. Ein Born-Haber-Kreisprozess wendet dieselbe Idee auf die Bildung eines Ionenkristalls an, um seine Gitterenthalpie zu ermitteln.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Hess-Kreislauf eine Reaktion und einen Weg, klicken Sie auf Schrittweise, um ΔH₁ und ΔH₂ zu folgen, und stellen Sie die Darstellung auf Energiediagramm um. Nutzen Sie unter Gleichungen kombinieren die Tasten +, − und Umkehren, bis die Summe der Zielgleichung entspricht. Bauen Sie unter Born-Haber den Kreisprozess mit Schrittweise auf und sagen Sie die Gitterenthalpie voraus. Geben Sie im Labor den Feststoff zu, tragen Sie beide Reaktionen ein und vergleichen Sie mit dem Tabellenwert.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht Hess-Kreislauf, Gleichungen kombinieren, Born-Haber-Kreisprozess, Kalorimetrie-Labor
  • Reaktion (Hess-Kreislauf) C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g), 3C₂H₂(g) → C₆H₆(l), C₆H₁₂O₆(s) → 2C₂H₅OH(l) + 2CO₂(g), CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g), N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g), H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g), CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g), Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g), C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l)
  • Weg Über Bildungsenthalpien, Über Verbrennungsenthalpien, Über Bindungsenthalpien
  • Darstellung Kreislauf, Energiediagramm
  • Aufgabe: Gleichungen kombinieren C(s) + ½O₂(g) → CO(g), C(s) + 2H₂(g) → CH₄(g), 2C(s) + H₂(g) → C₂H₂(g), N₂(g) + 2O₂(g) → 2NO₂(g), C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g)
  • Ionenverbindung (Born-Haber) NaCl, KCl, LiF, MgO, MgCl₂
  • Gesuchte Größe Gitterenthalpie, Bildungsenthalpie
  • Versuch Hydratationsenthalpie von CuSO₄, Bildungsenthalpie von MgO
  • Becher mit Deckel

Fragen zum Erkunden

  1. Warum liefern der Weg über die Bildung und der Weg über die Verbrennung genau dasselbe ΔrH?
  2. Warum weicht der Wert aus mittleren Bindungsenthalpien vom Wert aus Bildungsenthalpien ab?
  3. Warum ist die Gitterenthalpie von MgO so viel größer als die von NaCl?

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