Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 67 Die chemische Reaktion 5 Jede Reaktion wird von Energieänderungen begleitet. Besonders beeindruckend sind Reaktionen, bei denen viel Energie frei wird – etwa in Form von Flammen und Rauch. Wenn bei einer Reaktion Energie frei wird, so bezeichnet man die Reaktion als exotherm – salopp übersetzt heißt das „Wärme rauskommend“. (Der griech. Wortstamm „therm“ bedeutet „warm“; F4 ) Muss bei einer Reaktion Energie zugeführt werden, so nennt man die Reaktion endotherm (frei übersetzt „Wärme hinein- steckend“). Die Energie muss nicht unbedingt als Wärme frei oder zuge- führt werden, auch alle anderen Energieformen sind mög- lich, z. B. elektrischer Strom, Druckwellen, Lichterscheinun- gen usw. Auch für chemische Reaktionen gilt der Energieerhaltungs- satz : In einem geschlossenen System bleibt die Gesamt­ energie konstant. Meistens hat man in der Chemie und im Alltag allerdings mit offenen Systemen zu tun, daher spricht man oft von Energieerzeugung (z. B. in einem Kraftwerk) oder Energieverschwendung. Naturwissenschaftlich gesehen kann Energie weder vernich- tet noch erzeugt werden, sondern nur in andere Formen um- gewandelt. ( F3 ) Auch bei einer chemischen Reaktion kann keine Energie er- zeugt oder hergestellt werden. Dass bei vielen Reaktionen Energie freigesetzt wird, liegt daran, dass diese Energie schon vorher in den Verbindungen als chemische Energie gespeichert war. Jeder Stoff besitzt eine gewisse „innere Energie“, einen bestimmten chemischen Energieinhalt. Die Energie, die in chemischen Stoffen enthalten ist, nennt man Enthalpie H . Kann man durch chemische Reaktionen Energie erzeugen? Bei einer Verbrennung zum Beispiel? Was haben die Begriffe Thermalbad, Thermometer und Thermosflasche gemeinsam? Was bedeuten sie? Baue mit dem Molekülbaukasten 2 Moleküle H 2 und 1 Molekül O 2 . Dann wandle diese 3 Moleküle in zwei Moleküle Wasser um. Besprich alle Schritte die du durchführst ganz genau! F3 F4 F5 L 5.2 Die singende Dose Geräte und Chemikalien: Metalldose, unten offen, oben ein Loch mit etwa 1mm Durchmesser, Wasserstoff aus der Gasflasche , Anzünder, Schutzscheibe Durchführung: Schutzscheibe aufstellen (zw. Lehrertisch und Schüler/ innen) e Die bei chemischen Reaktionen umgesetzte Energie be- zeichnet man als Enthalpieänderung Δ H . Diese Enthalpie- änderung errechnet sich aus den Summen der Enthalpien der Endstoffe minus der Summe der Enthalpien der Aus- gangsstoffe. D H Reaktion = ∑ D H Produkte – ∑ D H Edukte Einheit: kJ/mol Werden nun Stoffe miteinander zur Reaktion gebracht, kann es entweder sein dass –– die Produkte insgesamt weniger Energieinhalt besitzen ® dann ist die Reaktion exotherm, es wird Energie frei, D H besitzt ein negatives Vorzeichen Beispiel: Knallgasreaktion oder –– die Produkte insgesamt mehr Energieinhalt als die An- fangsstoffe besitzen ® dann ist die Reaktion endotherm, das D H besitzt ein positives Vorzeichen. Die Dose wird schräg auf eine Unterlage (z. B. Fliese) gestellt und etwa 1min. von unten Wasserstoffgas eingeblasen. Dann Gasflasche entfernen, Dose gerade hinstellen und mit einem Anzünder das oben durch das Loch ausströmende Wasserstoffgas entzünden (leises „Plop“). Wasserstoff verbrennt mit fast unsichtbarer Flamme, ev. Licht abdrehen, um eine bessere Sicht zu haben. WARTEN! Nach etwa 1 Minute (je nachdem wie groß das Loch ist) bildet sich ein explosionsfähiges Knallgasgemisch, welches mit einem lauten Knall explodiert. Der Knall kündigt sich durch einen immer tiefer werdenden Ton an. Ohren nicht zuhalten, eher Mund öffnen um einen Druckaus- gleich über die eustachische Röhre zu ermöglichen und Ohrenschäden zu vermeiden. Aufgaben: –– Stelle die Reaktionsgleichung für diese auch Knallgas- reaktion genannte Reaktion auf Abb. 5.2: exotherme Reaktion Abb. 5.3: endotherme Reaktion Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv