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Berechnung der Bildungsenthalpie aus Verbrennungsenthalpien nach HESS

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Eine weitere Übungsaufgabe zur Thermochemie. Wir verbrennen Benzoesäure
(C6H5COOH) zu Kohlendioxid und flüssigem Wasser. Bei diesem Prozess
entsteht eine Reaktionswärme von 3224 Kilojoule pro Formelumsatz. Aus diesen Angaben soll die molare
Bildungsenthalpie von Benzoesäure
ermittelt werden. Weiterhin soll die
spezifische Verbrennungsenthalpie
berechnet werden. Verbrennungsreaktionen
(die allermeisten jedenfalls)
laufen spontan und vollständig ab und
lassen sich sehr gut experimentell
verfolgen. Insofern sind sie prädestiniert für kalorimetrische
Messungen. Im Gegensatz dazu stehen
Bildungsreaktionen, vor allem von
organischen Stoffen. Sehr häufig laufen
diese Reaktionen überhaupt nicht
ab. Wir wollen zunächst einmal die
gegebenen und gesuchten Größen in
einem Enthalpiediagramm skizzieren:
- Hier ist das Enthalpieniveau der
Edukte (Benzoesäure und Sauerstoff - es wird irgendwo im negativen
Bereich des Diagramms liegen) - Hier
das Enthalpieniveau der Produkte
(Kohlendioxid und Wasser) - Irgendwo
liegt das Null-Niveau der Enthalpie
(die Elemente bei Standardbedingungen)
Gegeben und auch gut messbar
ist die Reaktionsenthalpie delta R H
(grüner Pfeil) - die Standardenthalpie
(Enthalpieunterschied reine
Produkte - reine Edukte) für die Verbrennung von Benzoesäure Die
Elemente liegen auf dem Nullniveau im
stabilsten Zustand vor: 7 Mol Kohlenstoff
als Graphit, 8,5 Mol Sauerstoff als zweiatomiges Gas und 3 Mol
Wasserstoff als zweiatomiges Gas. Die
Elemente (mit der Enthalpie Null) sind nicht zu verwechseln mit den Atomen: Atome haben in der Regel
eine sehr stark positive Enthalpie
und liegen im Enthalpiediagramm
"ganz oben". Gefragt ist der "gelbe
Pfeil", (Enthalpieunterschied Edukte - Elemente) - die Bildungsenthalpie
von den Edukten - da Sauerstoff als
Element bei der Enthalpie nicht mitzählt - ist dies auch die Bildungsenthalpie der Benzoesäure. Dieser
Enthalpiedifferenz ist nicht direkt messbar
- Kohlenstoff, Sauerstoff
und Wasserstoff reagieren nicht
spontan zu Benzoesäure. Der rote
Pfeil (Enthalpieunterschied Produkte
- Elemente) symbolisiert die
Bildungsenthalpie der Produkte (die freiwerdende isobare Wärme, wenn
die Produkte aus den Elementen
entstehen) Diese Enthalpiedifferenz ist sehr gut messbar - Kohlenstoff
verbrennt spontan zu Kohlendioxid, Wasserstoff verbrennt spontan zu Wasser.
Außerdem sind diese Daten auch
gut tabelliert. Zur Lösung der Aufgabe nutzen wir den Satz von Hess:
Wir suchen die "gelbe" Enthalpie;
gegeben ist die "grüne" Enthalpie
und die "rote" Enthalpie entnehmen
wir aus Tabellenwerken. Zur Lösung
der Aufgabe addieren wir die Pfeile
vektoriell. (die ebenfalls als
roten Pfeil (nach oben) dargestellte
Atomisierungsenthalpie der Elemente
Elemente wird für diese Rechnung
nicht verwendet) wir wollen die Zur Berechnung der (gelben)
Bildungsenthalpie der Edukte müssen wird
die (rote) Bildungsenthalpie der Produkte betrachten und davon die (grüne) Verbrennungsenthalpie (vektoriell) abziehen. Der grüne Pfeil
steht für die molare Standard-Verbrennungsenthalpie
von Benzoesäure (welche gegeben ist). Der rote Pfeil
steht für die Bildungsenthalpie der
Produkte - - 7 mol Kohlendioxid - 3
mol Wasser (können aus Tabellenwerten
entnommen werden) Die
Reaktionsenthalpie: - 3224 kJ/mol Die Verbrennungsenthalpie: - 3224 kJ/mol
die Bildungsenthalpie der Produkte
7*(-393,77)+3(-285,84) ergibt - 3613,91
kJ/mol dies entspricht der Länge
des roten Pfeil (negative Enthalpie
bedeutet: der Pfeil zeigt nach unten) Vektorielle Addition ergibt
eine Standard-Bildungsenthalpie der
Benzoesäure von -390 kJ/mol. Benzoesäure
bildet sich zwar nicht freiwillig
aus den Elementen, aber wenn sie es täte, dann würden 390 kJ/mol an
Wärme frei werden. In einer weiteren
Aufgabe soll noch die spezifische Verbrennungsenthalpie ermitteln, den
sogenannten Heizwert. Wir dividieren hierzu die molare Verbrennungsenthalpie
durch die Molmasse von
Bezoesäure (122,12 g/mol) wir gleichen
die Einheiten an und erhalten eine spezifische Verbrennungsenthalpie
(delta com h) von - 26400 kJ/kg
oder - mit der alten Einheiten
Kilokalorie ausgedrückt - - 6310 kcal/kg
- 6310 kcal/kg. Das ist der obere
Kohlendioxid
Benzoesäure
Benzoesäure
Verbrennung
Kohlendioxid
Thermochemie
Computeranimation
Benzoesäure
Benzoesäure
Bildungsenthalpie
Verbrennung
Ernte
Reaktionswärme
Kohlendioxid
Computeranimation
Benzoesäure
Verbrennung
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Computeranimation
Benzoesäure
Verbrennungswärme
Verbrennung
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Computeranimation
Benzoesäure
Verbrennungswärme
Verbrennung
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Computeranimation
Benzoesäure
Verbrennungswärme
Verbrennung
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Computeranimation
Benzoesäure
Organischer Stoff
Verbrennungswärme
Verbrennung
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Computeranimation
Reaktionsführung
Reaktionswärme
Computeranimation
Benzoesäure
Ausgangsmaterial
Sauerstoff
Reaktionswärme
Computeranimation
Computeranimation
Kohlendioxid
Delta
Reaktionswärme
Computeranimation
Benzoesäure
Ausgangsmaterial
Verbrennung
Kohlenstoff
Sauerstoff
Computeranimation
Atom
Wasserstoff
Computeranimation
Computeranimation
Bildungsenthalpie
Benzoesäure
Bildungsenthalpie
Ausgangsmaterial
Sauerstoff
Sauerstoff
Wasserstoff
Computeranimation
Computeranimation
Bildungsenthalpie
Chemisches Element
Kohlenstoff
Wasserstoff
Atom
Reaktionswärme
Atom
Lösung
Computeranimation
Reaktionswärme
Computeranimation
Röt
Reaktionswärme
Lösung
Computeranimation
Reaktionswärme
Computeranimation
Reaktionswärme
Computeranimation
Reaktionswärme
Computeranimation
Röt
Ausgangsmaterial
Bildungsenthalpie
Reaktionswärme
Computeranimation
Benzoesäure
Reaktionswärme
Computeranimation
Kohlendioxid
Bildungsenthalpie
Computeranimation
Reaktionswärme
Computeranimation
Bildungsenthalpie
Reaktionswärme
Reaktionswärme
Computeranimation
Reaktionswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation
Benzoesäure
Verbrennungswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation
Verbrennungswärme
Delta
Computeranimation
Verbrennungswärme
Multiple chemical sensitivity
Computeranimation
Verbrennungswärme
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Berechnung der Bildungsenthalpie aus Verbrennungsenthalpien nach HESS
Untertitel Übungsaufgabe 12
Serientitel Einführung in die Thermodynamik
Teil Ü 12
Autor Lauth, Günter Jakob
Mitwirkende Lauth, Anika (Medientechnik)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/15698
Herausgeber Günter Jakob Lauth (SciFox)
Erscheinungsjahr 2013
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2013
Produktionsort Jülich

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik, Chemie
Schlagwörter Physikalische Chemie
Thermodynamik

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