Die Reaktionsenthalpie (oder Reaktionswärme, ΔH) misst die Gesamtenergie, die während einer chemischen Reaktion freigesetzt oder absorbiert wird. Exotherme Reaktionen setzen Wärme frei (ΔH < 0), wie bei Verbrennungen oder Rosten. Endotherme Reaktionen absorbieren Wärme (ΔH > 0), wie z. B. schmelzendes Eis oder Photosynthese. Die Enthalpie ist von zentraler Bedeutung für das Verständnis der Reaktionsenergetik und die Vorhersage, ob Reaktionen spontan ablaufen.

Die Formel

Verwendung des Hessschen Gesetzes:

ΔH_reaction = Σ ΔH_f(products) - Σ ΔH_f(reactants)

Dabei ist ΔH_f die Standardbildungsenthalpie (Energie zur Bildung von 1 Mol Substanz aus Elementen im Standardzustand).

Oder aus experimentellen Daten:

ΔH = q / n

Dabei ist q die absorbierte/freigesetzte Wärme (in Joule) und n die Molmenge des begrenzenden Reagens.

Ausgearbeitetes Beispiel

Berechnen Sie die Enthalpie für: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

Unter Verwendung von Standardbildungsenthalpien (bei 25 °C):

  • ΔH_f(H₂) = 0 kJ/mol
  • ΔH_f(O₂) = 0 kJ/mol
  • ΔH_f(H₂O) = -285,8 kJ/mol
ΔH_reaction = [2 × (-285.8)] - [2 × 0 + 1 × 0]
            = -571.6 - 0
            = -571.6 kJ/mol

Dies ist eine stark exotherme Reaktion – beim Verbrennen von Wasserstoff werden 571,6 kJ pro Mol verbrauchten Sauerstoffs freigesetzt.

Arten von Reaktionen

Typ ΔH Beispiel
Exotherm < 0 Verbrennung, Neutralisation, Gefrieren
Endotherm > 0 Schmelzen, Auflösung, Photosynthese
Thermoneutral ≈ 0 Phasenänderungen im Gleichgewicht

Spontaneität und ΔG

Die Enthalpie allein bestimmt nicht, ob eine Reaktion spontan abläuft. Die freie Gibbs-Energie kombiniert Enthalpie und Entropie:

ΔG = ΔH - TΔS

Eine Reaktion ist spontan, wenn ΔG < 0. Eine exotherme Reaktion mit negativem ΔH verläuft eher spontan, aber auch die Entropie (ΔS) spielt eine Rolle.

Kalorimetrie

Experimentell wird die Enthalpie durch Messung der Wärmefreisetzung in einem Kalorimeter ermittelt:

q = m × c × ΔT

Dabei ist m die Masse, c die spezifische Wärmekapazität und ΔT die Temperaturänderung. Die Reaktionsenthalpie beträgt -q (negativ, da die durch die Reaktion freigesetzte Wärme vom Kalorimeter absorbiert wird).

Tipps

Denken Sie daran, dass die Bildungsenthalpien von Elementen in ihrem Standardzustand per Definition Null sind. Beachten Sie beim Nachschlagen von Werten den Zustand (fest, flüssig, gasförmig) – verschiedene Zustände haben unterschiedliche Enthalpien. Seien Sie auch vorsichtig mit den Vorzeichenkonventionen: Ein negatives ΔH bedeutet, dass Wärme an die Umgebung abgegeben wird.

Verwenden Sie unseren Reaktionsenthalpie-Rechner, um die Reaktionsenthalpie aus den Bildungsenthalpien sofort zu berechnen.