DH - UTB
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Chemische Prozesse werden durch Energie oder meistens durch Enthalpie Die folgende Präsentation illustriert die angetrieben. Eine Reaktion findet statt, wenn die Enthalpie H dabei verringert wird, das heißt, wenn die Differenz Enthalpie – Enthalpie Teilkapitel 5.2 bis 5.4. aus dem Buch negativ ist. „Chemie verstehen“ (Wawra/Dolznig/Müllner). (nachher) DH = SH (vorher) SH Da die Texte teilweise übereinander gelegt sind, muss man im Power-Point auf Ein Ball rollt freiwillig immer hinunter, nie hinauf: Enthalpie ? ? ? ? Bildschirm-Präsentationen schalten, um alle Texte und Animationen sehen können. ---- 2mzuvorher Produkte - Wieso nicht Energie ? ? ? ? ? Viel Vergnügen. Was ist der Unterschied ? Substrate ? ? ? DHöhe = 0.5m – 2m = negativ ! Edgar Wawra nachher 0.5m ---- Beides, innere Energie und Enthalpie sind Formen von Energie! 100°C DU Innere Energie 100°C 99°C Sie wollen eine Flasche Wein erhitzen, um Der Unterschied ist Den Unterschied auch Glühweinkönnte darausman zu machen. Also Dv 100°C erkennen, wenn man die geschlossene gering bei Dassehr ist allerdings ungewöhnliche erhitzen wir eine die Flasche bis sie 100°C hat, Flasche –damit von Vernünftiger vorher öffnet. Methode. wäre es, Wein haben –wir Energie – inden Form von Flüssigkeiten, (Aufpassen, heiß,–zu sie hat immer noch in einen Topf leeren und offen Wärme hineingesteckt, diezu innere aber groß bei Gasen! 100°C, und steht jetzt unter erhöhtem erhitzen. Dann dehnt sich derhat Wein beimDH = DU + p.Dv Energie DU der Flasche zugenommen. Druck.) Dannaber wirdaus, sichdabei der Wein Erhitzen musssofort die Enthalpie v Volumsvermehrung = konstant ausdehnen, und er benötigt dazu DV gegen den äußeren Energie, Wein wird bei mehr psich =daher konstant Druckder p erfolgen, das braucht daher dieser Ausdehnung etwas abkühlen. Energie. Diese höhere Gesamtenergie Dvnennt man Enthalpie DH. Druck Im normalen Leben haben wir meistens offene Systeme unter konstantem Druck, daher sollten wir den Ausdruck Enthalpie verwenden. Es gibt jedoch neben Energie noch eine zweite Größe, die die Richtung einer Reaktion beeinflusst: Entropie niedrig Ordnung hoch Unordnung Geht freiwillig immer nur in Information eine Richtung !!!Desinformation niedrige Wahrscheinlichkeit hohe Im Gegensatz zu Enthalpie, die ein Minimum erreichen will, strebt Entropie in Richtung Maximum, will also immer größer werden. Entropie niedrig hoch Geht freiwillig immer nur in eine Richtung !!! Der Dabei UmGrund: Ihre gabHaare es ganz keine wieder wenige, Änderung ingeordnete Formder zuEnergie, bringen Zustände nichts müssen konkurrieren würde Sie Ein anderes Beispiel: Aber, nachdem Sie imMuskelarbeit Bett waren, Ihre am Die Entropie Ihrer Haare hat – ganz–sind von selbst –gehen, mit dagegen Energie einer –sprechen, enormen in Form von Anzahl dass Sie ungeordneter. ungekämmt investieren, schlafen Es istHaare praktisch Sie habenMorgen sich am in Abend besonders schön gekämmt: nächsten Unordnung! zugenommen. ausgeschlossen, und während am nächsten Sie sich dass Morgen kämmen. von selbst mit perfekter – durch Zufall Frisur–erwachen. ein geordneter Doch die Entropie Zustandlässt entsteht. das nicht zu. Entropie niedrig hoch Und Ihre Haare sind umso mehr in Unordnung, je mehr Sie sich im Bett bewegt haben. Das entspricht auf molekularer Basis der Bewegung der Moleküle = der Wärme. Die Entropie S ist umso mächtiger, je höher die Temperatur ist. Entropie multipliziert mit der Temperatur hat die Dimension einer Energie. Entropie geht in die andere Richtung als Enthalpie, daher das Minus Deshalb wird die Änderung DG = … und DH T. DS der Entropie mit der Das ergibt eine neue Größe, die Enthalpie gekoppelt freie Enthalpie wird in schlampigen Übersetzungen aus dem Englischen häufig auch als freie Energie bezeichnet. mit der Temperatur (in Kelvin !!!) multipliziert Spontan S will steigen G will sinken -T. S H will sinken DG = DH will sinken - T. DS Das Minus dreht die Richtung um Eine chemische Reaktion verläuft nur so lange, als G sinkt, und endet wenn G sein Minimum erreicht hat. Die Reaktion kann entweder durch eine Abnahme von H, oder durch eine Zunahme von S angetrieben werden. Das soll eine ganz einfache Gleichung zeigen: H A rein rein Mischung S rein B rein A B WirEnthalpie machen jetzt Diagramm des Die gehtein in einer Geraden Reaktionsverlaufes, ganz links ist nur A, von A nach B. nach rechts nimmt A ab und B wird mehr, bis ganz rechts nur reines B steht. Die Ordinate zeigt uns nacheinander die vonhat H,das S und G. Die Werte Entropie Maximum in der Mischung und zeigt Minima bei reinem A oder reinem B. A B Mischung Die freie Enthalpie ist die Kombination beider, mit dem tiefsten Punkt zwischen Wir Addition Und Die können jetzt ziehen jetzt aus wir beiden die die Enthalpie Entropie ergibt die reinem A und reinem B, herunterziehen. herunter, freie Enthalpie. drehen sie aber um aber dem – energieärmeren – B. (weilnäher minus): GA B An diesem Punkt ist das chemische Gleichgewicht erreicht, hier gilt das Massenwirkungsgesetz. Das soll eine ganz einfache Gleichung zeigen: A Ende der Präsentation Jede beliebige Mischung von beiden Seiten G A wird diesen Punkt erreichen wollen. B An diesem Punkt ist das chemische Gleichgewicht erreicht, hier gilt das Massenwirkungsgesetz. B
