Stoffe, Schulbuch

37 Man verbrennt Wasserstoff aus der Gasflasche an einem Quarzglasrohr mit Spitze. Die Entstehung von Wasserdampf zeigt man (wie bei der Methanverbrennung) an einem kalten Glaskolben. Die Reaktion verläuft freiwillig und exotherm. Anmerkung: Zwischen Wasserstoff- Gasflasche und Quarzglasrohr muss unbedingt eine Rückschlagsicherung eingebaut sein. Das kann im einfach- sten Fall ein Glasröhrchen, gefüllt mit Kupfer(II)-oxid (Drahtstückchen, kein Pulver), sein. Versuch 37.2 (Lehrer/in) Verbrennung von Wasserstoff Abb. 37.1: Energieschema einer endothermen Reaktion Reaktionen, die durch Energiezufuhr erzwungen werden Langsame Oxidationen 3.7 Reaktionen, die durch Energiezufuhr erzwungen werden Es gibt auch Reaktionen, die Energie zum Ablauf benötigen, dh., dass die zu bildenden Stoffe mehr Energie besitzen als die Ausgangsstoffe. Die für diesen Vorgang nötige Energie muss während der Reaktion zugeführt werden. Man nennt sie endotherm (griech.: endo = hinein). Endotherme Reaktionen laufen nicht von selbst ab, sondern müssen durch Energiezu- fuhr erzwungen werden. Endotherme Reaktionen : Reaktionen bei denen Energie verbraucht wird (zB Elektrolyse) Hört die Energiezufuhr auf, so kommt die endotherme Reaktion sofort zum Stillstand. Auch die Zerlegung von Wasser durch elektrische Energie (Elektrolyse) in die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff ist eine solche endotherme Reaktion. Sie ist die Umkehrung der Verbrennung des Elementes Wasser- stoff. Natürlich braucht man zur Wasserzerlegung genauso viel Energie, wie bei der Verbrennung von Wasserstoff frei wird. Elektrolyse: 2 H 2 O → 2 H 2 + O 2 endotherm Verbrennung: 2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O exotherm Liefert eine Reaktion Energie, so wird für ihre Umkehrung die gleiche Energiemenge wieder benötigt. Energie Reaktionsverlauf Energiearme Ausgangs- stoffe (zB Wasser) Energiereiche Endstoffe (Wasserstoff und Sauerstoff) Aufzuwendende Energie (elektr. Strom) O 2 H 2 H 2 O Energie- zufuhr Wasser schlägt sich nieder. Rückschlag- sicherung Man elektrolysiert Wasser mit dem Hofmann´schen Zersetzungsapparat (siehe untenstehende Abbildung) mit ca. 20 V Gleichspannung. Man beobachtet die Entstehung von Wasser- stoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1. Beim Abschalten der Spannung hört die Reaktion sofort auf. Nachweis des Sauerstoffs mit der Spanprobe (siehe Abbildung 32.4), Nachweis des Wasser- stoffs mit der Knallgasprobe (siehe Seite 38). Versuch 37.1 (Lehrer/in) Elektrolyse von Wasser O 2 H 2 H 2 O Energie- zufuhr Die wichtigste Reaktion in der Natur, die Foto- synthese , ist eine endotherme Reaktion. Sie wird durch Lichtenergie erzwungen. Dabei erzeugen die Pflanzen aus Wasser und Kohlen- stoffdioxid ihre körpereigene Substanz (Holz usw.) und Sauerstoff. Ohne Lichtenergie ist die Fotosynthese nicht möglich. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv