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Thermodynamische Klassifizierung der Wassergas-Shift-Reaktion -exotherm, endotherm, exotrop, endotrop, exergonisch oder endergonisch

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Eine Aufgabe zum Thema "chemisches Gleichgewicht" Wir betrachten die Wassergas-Shift-Reaktion: Aus Kohlendioxid und Wasserdampf entstehen Kohlendioxid und Wasserstoff. Je nach Temperatur liegt das Gleichgewicht mehr auf der rechten Seite (Produkte) oder auf der linken Seite (Reaktanten). In der Thermodynamik klassifizieren wir Prozesse als endotherm oder exotherm: Bei Umsatz der Reaktanten zu den
Produkten kann die Enthalpie abnehmen (exotherm, Wärme wird "frei") oder zunehmen (endotherm; Wärme wird "verbraucht") Wir berechnen die Enthalpieänderung
delta(H) aus den tabellierten Werten der Standard-Bildungsenthalpien delta(H)°F. Die Standard-Bildungsenthalpie ist
ein relatives Maß für die Energie, die in einer Substanz (einem System) steckt im Vergleich zu den Elementen. Aufgrund dieser Referenz (H(Elemente)=0) sind die meisten Standard-Bildungsenthalpien negativ. Bei der Wassergas-Shift-Reaktion besitzen die Reaktanten (CO und H2O) eine höhere
Enthalpie als die Produkte (H2 und CO2); es handelt sich demnach um einen exothermen Prozess (delta(H)<0) Bei der Berechnung sind die stöchiometrischen Umsatzzahlen zu berücksichtigen: (- 393,77 kJ/mol) für die Bildungsenthalpie von Kohlendioxid; Wasserstoff hat als Element definitionsgemäß die Bildungsenthalpie 0 kJ/mol. (- 110,62 kJ/mol) für die Bildungsenthalpie von Kohlenmonoxid und (-241,83 kJ/mol) für die Bildungsenthalpie von gasförmigem Wasser. Die stöchiometrische Summe der Enthalpien (die Differenz auf H(Produkte) und H(Reaktanten)) ergibt (- 41,32 kJ/mol) als delta(H)°R (molare Standard-Reaktions-Enthalpie) "Standard" (°) bedeutet: Ausgangszustand sind die reinen Reaktanten
und Endzustand sind die reinen Produkte. (100% Umsatz) Für die Wassergas-Shift-Reaktion ist
dies ein hypothetischer Wert, denn die Reaktion läuft nicht zu 100 % ab. (der HESSsche Satz - der Energieerhaltungssatz - gestattet auch die Berechnung von Reaktionen, die nicht
oder nicht vollständig ablaufen) Die Thermodynamik klassifiziert weiterhin die Prozesse in endotrop und
exotrop. Wir berechnen die Reaktionsentropie delta(S) aus den tabellierten Werte der Standardentropien (Normalentropien) S°. Die Standardentropien sind ein
absolutes Maß für die Entropie (das "Chaos") in einem System. Der Nullpunkt der Entropie ("maximale Ordnung") ist für ideale Kristalle bei Null Kelvin gegeben (Dritter Hauptsatz). Üblicherweise besitzen Substanzen daher eine positive Standardentropie Analog zur Berechnung der Reaktions-Enthalpie erfolgt die Berechnung der Reaktions-Entropie: Wir suchen die Standardentropien
Kohlendioxid
Wassergas
Wasserstoff
Wassergas-Shift-Reaktion
Chemisches Gleichgewicht
Kohlendioxid
Chemischer Prozess
Computeranimation
Kohlenmonoxid
Wassergas
Delta
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Computeranimation
Kohlendioxid
Ausgangszustand
Wassergas
Wasserstoff
Bildungsenthalpie
Delta
Bildungsenthalpie
Wassergas-Shift-Reaktion
Kohlenmonoxid
Chemisches Element
Kohlendioxid
Computeranimation
Wassergas
Bildungsenthalpie
Wassergas-Shift-Reaktion
Kohlendioxid
Computeranimation
Kohlenmonoxid
Wasserstoff
Wassergas
Delta
Bildungsenthalpie
Kohlendioxid
Chemischer Prozess
Computeranimation
Kristall

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Thermodynamische Klassifizierung der Wassergas-Shift-Reaktion -exotherm, endotherm, exotrop, endotrop, exergonisch oder endergonisch
Untertitel Übungsaufgabe 18
Serientitel Einführung in die Thermodynamik
Teil Ü 18
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 10.5446/15705
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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