Eine Übungsaufgabe zur Thermochemie betitelt mit Hessischer Satz. Der Hessische Satz ist nichts anderes als der Energieerhaltungssatz für chemische Reaktionen. Er lautet, die Reaktionswärmen sind weg unabhängig. Es macht keinen Unterschied, ob ich direkt von unserem Ausgangsstoff zu unserem Endprodukt

gehe oder ob ich überliebig viele Zwischenstufen von A nach E gehe, was die Reaktionswärme angeht. Die Aufgabe beinhaltet zwei Reaktionen.

Einmal die Bildungsreaktion von Wasserstoffperoxid aus den Elementen. Die ist mit einer Reaktionswärme von minus 5,59 Kilojoule pro Gramm verbunden.

Aus diesen beiden Daten, aus diesen beiden Daten für Synthesen von Wasser und Wasserstoffperoxid soll ermittelt werden, die Reaktionswärme der Hydrierung von Wasserstoffperoxid zu

Wasser und die Reaktionswärme der Oxidation von Wasser zu Wasser. Die Angaben sind alle auf 1 Gramm bezogen und als erstes wollen wir diese Angaben umrechnen auf Mollaregröße.

Das hier ist die Synthesereaktion von Wasserstoffperoxid, die Bildungsreaktion von flüssigem Wasserstoffperoxid. Wir haben eine spezifische Reaktionswärme von minus 5,59 Kilojoule pro Gramm.

Das ist eine isobare Reaktionswärme, das bedeutet, entspricht einer Entalpy-Differenz. Einer Bildungsentalpy-Differenz. Die Mollmasse von H2O2 ist 34 Gramm pro Moll. Wenn 1 Gramm 5,59 Kilojoule-Wärme freisetzen, setzt 1 Moll die 34-fache Menge frei.

Das bedeutet, minus 190,06 Kilojoule pro Moll ist die Mollare Standard Bildungsentalpy. H für Entalpy, F für Formation Bildung und 0 für Standard bedeutet, wir starten mit 1 Moll Wasserstoff und Sauerstoff.

Wir enden mit 1 Moll H2O2 flüssig. Die selbe Rechnoperation für die Bildung von flüssigem Wasserstoff.

Wir haben eine spezifische Bildungswärme von minus 15,83 Kilojoule pro Gramm. Wir haben eine Mollmasse von 18 Kilojoule pro Gramm. Das bedeutet, wir haben eine Mollare Standard Bildungsentalpy für Wasser von minus 284,94 Kilojoule pro Gramm. Wenn ich 1 Moll Wasser aus den Elementen herstelle, bei 25 Grad,

ist das eine extra termine Reaktion mit minus 284,94 Kilojoule an Wärme. Jetzt skizziere ich diese Bildungsentalpy in ein Entalpy-Diagramm. Die Entalpy wurden so festgesetzt, dass sie alle in Bezug zu den Elementen stehen.

Elemente haben bei Standardbedingungen per Definition den Entalpy-Wert 0. Alle Elemente in beliebigen Mengen kann man hier auf diese Null-Linie schreiben. Flüssiges Wasser hat eine negative Bildungsentalpy,

liegt also energetisch tiefer als die Elemente. Die Bildungsentalpy entspricht dem Verbindungspfeil von den Elementen zur Verbindung. Dieser rote lange Pfeil ist die Bildungsentalpy von flüssigem Wasser.

Die Bildungsentalpy von flüssigem Wasser ist deutlich geringer. Etwa hier liegt das Niveau der Entalpy von H2O2 und der kurze gelbe Pfeil ist die Bildungsentalpy von Wasser. Wir können nun auf die Entalpy-Niveaus der

Verbindungen beliebig viel weitere Elemente ergänzen, ohne deren Lage zu verändern. Die Entalpy-Niveaus haben die Entalpy 0 und kann zu jeder Zahl 0 addieren.

Ich addiere sowohl bei den Elementen als auch beim Wasser ein halb O2 und verändere das Energiediagramm nicht. Was ich aber jetzt habe ist, ich habe das Niveau von H2O2 plus Sauerstoff und ich habe das Niveau von H2O2 plus Sauerstoff und habe das Niveau von H2O2 plus Sauerstoff.

Das heißt, ich habe genau die beiden Edukte und Produkte nach denen gefragt ist bei der Oxidationsreaktion. Der grüne Pfeil hier repräsentiert die Reaktionswärme, die

H2O2 und H2O2 gesetzt werden, können wir den grünen Pfeil einfach durch vektorielle Addition des roten und des gelben Pfeils erhalten. Wir halten einen positiven Wert, nämlich plus 94,88. Die Reaktion Oxidation von Wasser findet freiwillig nicht statt.

Wir können also diesen grünen Pfeil gar nicht experimentell messen, aber weil der Energiesatz gilt, weil der Hessische Satz gilt, können wir sagen, wenn die Reaktion ablaufen würde, dann wäre sie Endotherm mit einer Nrp von etwa 95 Kilojoule. Eines der

großen Vorteile des hessischen Satzes, dass wir Reaktionen thermochemisch berechnen können, die gar nicht stattfinden. Wir können zu unseren Niveaus Wasserstoff addieren, damit ändern sich die Niveaus nicht. Wir können auch ein weiteres Moll Wasser

synthetisieren und haben dann ganz unten ein Niveau, auf dem sich 2 Moll Wasser

befinden. Dieses 2 Moll Wasser entsteht mit einer Bildungsinterfie von 2 Mal minus 284,94 Kilojoule, 2 rote Pfeile. Ich kann jetzt die zweite gefragtere Reaktion diskutieren,

nämlich die Hydrierung von Wasserstoffperoxid. Diese entspricht dem Diagramm dem großen grünen Pfeil von H2O2 plus Wasserstoff bis ganz unten zu 2 Mal Wasser. Nach dem

Enthalpien addieren wir zweimal die roten Pfeile und einmal den gelben Pfeil, um zum grünen Pfeil zu gelangen. Wir erhalten dann für den grünen Pfeil eine Enthalpie von minus 379,82, eine deutliche exotherme Reaktion. So viel Wärme wird frei, wenn 1 Moll H2O2

komplett hydriert wird zu 2 Moll Wasser.