Energetik

Eine Reaktion, bei der Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird. Die Enthalpieänderung (△H) ist positiv.

Eine Reaktion, bei der Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Die Enthalpieänderung (△H) ist negativ.

Die Reaktionsenthalpie beschreibt die Änderung der Enthalpie, die bei einer chemischen Reaktion unter Standardbedingungen auftritt. Es bezieht sich auf die Bildung von 1 Mol einer Verbindung aus den Elementen in ihrer stabilsten Form.

Die Reaktionsenthalpie ist die Wärme, die bei einer chemischen Reaktion freigesetzt oder aufgenommen wird. Sie ist abhängig von der Temperatur und dem Druck.

Ein Maß für die Unordnung in einem System. Bei einer Reaktion kann die Entropie zunehmen, wenn aus weniger Teilchen mehr Teilchen entstehen.

Der Satz von Hess besagt, dass die Gesamtreaktionsenthalpie einer Reaktion, die in mehreren Schritten abläuft, gleich der Summe der Reaktionsenthalpien der einzelnen Schritte ist.

Die Änderung der Enthalpie bei einer Reaktion, die unter Standardbedingungen durchgeführt wird.

Die Enthalpieänderung, die auftritt, wenn eine Substanz verdampft.

Die Standardbildungsenthalpie eines Stoffes ist die Enthalpieänderung, wenn 1 Mol dieses Stoffes aus seinen Elementen in ihrem Standardzustand gebildet wird.

Die molare Standard-Bildungsenthalpie (△G_f°) ist die Änderung der freien Enthalpie, die eintritt, wenn eine Mol einer Substanz unter Standardbedingungen aus ihren Elementen gebildet wird.

Die Standardreaktionsenthalpie (△G_R°) ist die Änderung der freien Enthalpie, die bei einer chemischen Reaktion unter Standardbedingungen stattfindet.

△G_R° = Ση⋅△G_f° (Produkte) - Ση⋅△G_f° (Edukte) Diese Gleichung beschreibt die Berechnung der Standardreaktionsenthalpie aus den Standard-Bildungsenthalpien der Produkte und Edukte.

Die Standardreaktionsenthalpie (△G_R°) kann auch durch △G_R° = △H_R° - T△S_R° berechnet werden, wobei △H_R° die Standardreaktionsenthalpie, T die Temperatur in Kelvin und △S_R° die Standardreaktionsentropie sind.

Ein exergonischer Prozess hat eine negative freie Enthalpieänderung (△G<0) und verläuft freiwillig (spontan) unter Standardbedingungen. Ein endergonischer Prozess hat eine positive freie Enthalpieänderung (△G>0) und verläuft unter Standardbedingungen nicht spontan.

Die Reaktionsenthalpie wird berechnet, indem die Summe der Standardbildungsenthalpien der Produkte minus die Summe der Standardbildungsenthalpien der Edukte gebildet wird.

Die Reaktionsenergie (△U) misst die Energieänderung, die bei einer Reaktion unter konstantem Volumen stattfindet. Die Reaktionsenthalpie (△H) berücksichtigt zusätzlich die Volumenarbeit, die bei der Reaktion aufgebracht oder abgegeben wird.

Volumenarbeit beschreibt die Energiemenge, die benötigt wird, um das Volumen eines Systems zu verändern.

Die Volumenarbeit ist die Energiemenge, die benötigt wird, um das Volumen eines Systems gegen einen äußeren Druck zu verändern. Sie wird mit der Formel p * △V berechnet.

Die Reaktionsenthalpie (△H) misst die Wärmemenge, die unter konstantem Druck freigesetzt oder aufgenommen wird. Die Reaktionsenergie (△U) hingegen misst die Energieänderung unter konstantem Volumen.

Die Entropieänderung (△S) beschreibt die Änderung der Unordnung eines Systems während eines Prozesses. Sie berechnet sich als die Differenz der Entropie im Endzustand (S_ende) minus der Entropie im Anfangszustand (S_Anfang).

Die molare Schmelzentropie ist die Entropieänderung, die beim Schmelzen einer Mol Substanz auftritt. Sie kann mit der Formel △S_R = S_m° (flüssig) - S_m° (fest) berechnet werden.

Die Standardreaktionsentropie (△S_R°) beschreibt die Änderung der Unordnung während einer chemischen Reaktion unter Standardbedingungen (298,15 K und 1 atm). Sie berechnet sich als die Differenz der molaren Entropiewerte der Produkte minus der Edukte.

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung (△G = △H - T△S) verbindet die Änderung der freien Energie (△G), die Änderung der Enthalpie (△H) und die Änderung der Entropie (△S) miteinander. Sie ermöglicht es, die Spontaneität einer Reaktion anhand der Änderung der freien Energie zu beurteilen.

Eine Reaktion oder ein Prozess ist exergonisch, wenn die freie Energieänderung (△G) negativ ist. Dies bedeutet, dass die Reaktion spontan abläuft.

Eine Reaktion oder ein Prozess ist endergonisch wenn die freie Energieänderung (△G) positiv ist. Dies bedeutet, dass die Reaktion nicht spontan abläuft, sondern Energie benötigt um abzulaufen.

Die Standardmolaren Entropiewerte (S_m°) Geben die Unordnung für eine Mol einer Substanz unter Standardbedingungen (298,15 K und 1 atm) an.

Die Änderung der Entropie (△S) ist positiv, wenn die Unordnung des Systems während des Prozesses zunimmt.

Die Daniell-Element ist eine elektrochemische Stromquelle, die aus einer Zink- und einer Kupferhalbzelle besteht. Die Zn-Elektrode bildet den Minuspol und löst sich auf, während Cu die Pluspol und Cu²⁺-Ionen sich am Blech ablagern. ZnSO₄ und CuSO₄-Lösungen (je 1 mol/l Konzentration) dienen als Elektrolyte. NaCl-Lösung ermöglicht den Ionentransport zwischen den Zellen. Die Spannung beträgt 1 Volt, was ca. 2*18 kJ/mol Energie entspricht.

Oxidation bezeichnet den Vorgang der Elektronenabgabe, Reduktion hingegen die Elektronenaufnahme. Im Daniell-Element wird Zink oxidiert (Zn → Zn²⁺ + 2e^-), während Kupfer reduziert wird (Cu²⁺ + 2e^- → Cu). CuSO₄ dient als Oxidationsmittel und nimmt Elektronen auf, während Zn als Reduktionsmittel Elektronen abgibt.

Die Redoxreaktionen im Daniell-Element lassen sich in Form von Reaktionsgleichungen schreiben. Beispielsweise: Zn + CuSO₄ → Zn²⁺ + Cu. Dabei reagieren Metalle mit verschiedenen Oxidationsmittel und bilden reduzierte Oxidationsmittel und oxidierte Reduktionsmittel.

Die Spannungsreihe der Metalle gibt an, wie stark das Bestreben eines Metalls ist, Elektronen abzugeben. Je größer das Normalpotenzial (E°), desto edler ist das Metall. Das bedeutet, dass es eher Elektronen aufnimmt und sich nicht so leicht oxidiert. Zn hat ein negatives Normalpotenzial (-0,763 V), während Cu ein positives Normalpotenzial (+0,337 V) besitzt. Daher ist Cu edler als Zn.

Die molare Standardentropie (S_m°) bezeichnet die Entropie von 1 mol einer reinen Substanz unter Standardbedingungen (101325 Pa, 298,15 K).

Die freie Reaktionsenthalpie (△G_R°) ist ein Maß für die Energie, die bei einer chemischen Reaktion frei wird oder aufgenommen wird. Eine Reaktion ist exergonisch, wenn △G_R° negativ ist, d.h. Energie wird frei. Eine Reaktion ist endergonisch, wenn △G_R° positiv ist, d.h. Energie wird benötigt.

Die freie Enthalpie (G) ist ein thermodynamisches Potential, das die maximale Arbeit angibt, die ein System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck verrichten kann.