Energieumsetzungen bei
chemischen Reaktionen
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© stu 2004/05/07

Bei chemischen Reaktionen wird immer Energie umgesetzt. Die meisten Reaktionen dienen der Umwandlung von Sonnenenergie in chemisch gespeicherte Energie (Photosynthese) bzw. der Freisetzung von ehemals gespeicherter Sonnenenergie aus fossilen Brennstoffen (Energieversorgung unserer Zivilisation) und aus Nahrungsmitteln (Umsetzung von Nahrungsmitteln im Körper). 
Bei der Angabe des Energiegehaltes von Nahrungsmitteln ist es üblich den Energiegehalt in kJ/Gramm oder kJ/100 Gramm anzugeben, manchmal wird auch noch die veraltete Einheit "Kalorie" verwendet. 
Bei Brennstoffen wird der "Heizwert" angegeben. 
In der Chemie bedient man sich der Einheit kJ/mol. 

Prinzipiell gibt es:
 
exotherme Reaktionen - Reaktionen, bei denen Energie freigesetzt wird, um sie zu starten bedarf es der "Aktivierungsenergie" 
endotherme Reaktionen - Reaktionen, die nur unter Energiezufuhr stattfinden.


Exotherme Reaktionen: z. B. Verbrennungen 

Durch die Aktivierungsenergie EA werden Moleküle in einzelne Atome zerlegt. Diese reagieren zu anderen Molekülen, dabei wird die Reaktionsenergie HR frei.
Bei exothermen Reaktionen wird die freiwerdende Energie (HR) mit negativem Vorzeichen ("altruistisch") angegeben.


Exotherme Reaktionen mit Katalysator: Aktivierungsenergie wird herabgesetzt, Reaktion wird beschleunigt.

Endotherme Reaktionen: z. B. die Photosynthese

Die Pflanze synthetisiert aus Kohlendioxid und Wasser die Glucose, die Energie kommt von der Sonne. In Glucose steckt also Sonnenenergie, die bei der "Verbrennung" im Körper wieder frei wird.


Die Bildung von NaCl aus den Elementen: 

Wofür ist die Aktivierungsenergie nötig?

Was ist die Bildungsenthalpie (die freiwerdende Energie)?

Wie groß ist die Gitterenergie (die überwunden werden muss, um den Kristall zuschmelzen)?


Nas => Nag Sublimierungsenergie Na löst sich von den anderen Atomen + 109 kJ/mol  endotherm
Nag => Na+ + e- Ionisierungsenergie e- wird von Na gelöst + 495 kJ/mol  endotherm
1/2 Cl2 => Cl Dissoziationsenergie Cl2-Molekül wird gespalten + 121 kJ/mol  endotherm
Cl + e- => Cl- Ionisierungsenergie Cl wird ionisiert - 347 kJ/mol    exotherm

"Aktivierungsenergie"  + 378 kJ/mol   endotherm
Gitterenergie die bei der Kristallbildung frei wird
 - 789 kJ/mol   exotherm

"Bildungsenthalpie" für 1 mol NaCl - 411 kJ/mol   exotherm
 

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