Chemie begreifen, Schulbuch

O 2 + Leukoform Methylenblau Gluconsäure + Leukoform Methylenblau + Glucose Antrieb: O 2 + Glucose Gluconsäure Lösungsanleitung: (siehe auch H6 und K2) 1. Für besonders Interessierte K5 2. Alle Edukte sind energiereich oder alle Produkte energiearm: exotherme Reaktion, D H steht rechts. Alle Edukte sind energiearm oder alle Produkte energiereich: endotherme Reaktion, D H steht links. Alle anderen Fälle sind nicht abschätzbar, D H kann nicht eingetragen werden. Eine Energieabnahme fördert die Triebkraft, eine Zunahme hingegen wirkt behindernd. 3. Entstehen mehr Moleküle und weniger Gitter, so nimmt die Entropie zu. Entstehen weniger Moleküle und mehr Gitter, so nimmt die Entropie ab. Entstehen weniger Moleküle und Gitter oder mehr Moleküle und Gitter, so ist die Entropie nicht abschätzbar. Der stöchiometrische Koeffizient spielt für die Gitter keine Rolle, da er sich nur auf Gitterausschnitte bezieht. Eine Entropiezunahme (mehr Unordnung) fördert die Triebkraft, die Abnahme wirkt behindernd. Atomgitter, Metallgitter, Ionengitter und große Moleküle weisen große Ordnung und damit wenig Entropie auf. Kleine Moleküle (Gase) weisen wenig Ordnung und damit große Entropie auf. Die physikalisch exakte Beschreibung der Triebkraft erfolgt durch die freie Enthalpie G. Diese Zustandsgröße wurde von dem englischen Physiker Willard Gibbs (1839–1903) eingeführt und blieb in der Chemie lange unbeachtet: G = H – T . S . Die Energie H erstrebt ein Minimum, die Entropie S hingegen ein Maximum. Das Minuszeichen bewirkt eine Vereinheitlichung der Zielrichtung, sodass H und S zu G zusammengefasst werden können: Bei jeder »freiwillig« verlaufenden Reaktion nimmt G ab. Der Faktor T zeigt an, dass mit zunehmender Temperatur die Entropie immer dominanter wird: In der Nähe des absoluten Null- punktes (– 273,15 °C) sind alle Stoffteilchen in Kristallgittern angeordnet und alle exothermen Reaktionen besitzen Triebkraft. Bei hohen Temperaturen hingegen bilden sich nur energiereiche Gase mit großer Entropie. Mithilfe weniger thermodynamischer Gesetzmäßigkeiten können für alle Druck- und Temperaturbedingungen H, S, G und damit K ermittelt werden. So werden Reaktionen angetrieben und können sich zu Kreisläufen schließen: Antrieb durch dauernde Störung Triebkraft und Kreisläufe Streben nach Unordnung Stoffteilchen suchen Zustände mit vielen Rea- lisierungsmöglichkeiten und hoher Wahrschein- lichkeit. Übersicht 138 Metallbindung Atomsorten mit d + , d – energiereich bindende Elektronen sind weit weg vom Atomkern energiearm bindende Elektronen sind nahe beim Atomkern Elektronenpaar- bindung Ionenbindung ohne d + , d – Streben nach Energieabgabe Die Entropie S erstrebt ein Maximum und die Energie H erstrebt ein Minimum . Elektronen suchen die Nähe zum Atomkern, wo sie am wenigsten Energie besitzen. Gluconsäure Glucose O 2 Kreisläufe sind Motoren ähnlich: verbrauchen H, erzeugen S. und ∆ H p + e – C ENT EURO 2 C ENT EURO 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv