2H2 (g) + O2 = 2 H2O (l). Internal Energy ist < 0, weil E(final) < E(initial), wie kommt man darauf?
1 Antwort
In der Verbindung H2O ist das Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff 2:1. D.h., dass doppelt so viel Wasserstoffmoleküle als Sauerstoffmoleküle miteinander reagieren. D.h. 2x H2 und 1x O2. Da am Ende aber 2x2=4 Wasserstoffe rauskommen, entstehen formal 2x H2O Moleküle.
Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine exotherme Reaktion, d.h. es wird Energie frei (die finale Energie ist kleiner als die Anfangsenergie, was bedeutet, dass die Differenz in Form von Wärme frei wird).
LG
Das sind 2 verschiedene Themen
- Das erste Thema ist Stöchiometrie, also die Lehre von den Stoffverhältnissen. Es ist nun mal so, dass 2 H-Moleküle mit einem O-Molekul zu 2 Wassermolekülen werden.
- Das zweite Thema ist die Energie, die bei einer Reaktion frei wird oder verbraucht wird.
Die beiden Themen haben erst mal nichts miteinander zu tun. Es gibt genau so gut Reaktionen 2 A + B -> 2 C, bei denen Energie verbraucht wird. Und Reaktionen A -> B + C, bei denen Energie frei wird.
Ein guter Punkt, der später mal in der Thermodynamik ziemlich wichtig wird...
Wenn du das Wassermolekül betrachtest, stellst du fest, dass immer 2 Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom verbunden sind. Der Grund hierfür lässt sich mehr oder weniger nur quantenmechanisch erklären, was jetzt hier nicht so wichtig ist.
Betrachten wir molekularen Wasser- und Sauerstoff, also die Form, die hauptsächlich in der Natur vorkommt, so stellen wir fest, dass diese Moleküle immer 2 Atome beinhalten (H2 und O2). Wir haben also 2 Sauerstoffatome und 2 Wasserstoffatome in je einem Molekül. Dass Wasser, also ein Sauerstoffatom und 2 Wasserstoffatome, entsteht, braucht man eben mehr als ein Wasserstoffmolekül, das mit einem Sauerstoffmolekül zusammenstößt. Im Prinzip handelt es sich dabei um ein mathematisches Problem, dass man allgemein mit der - ThomasJNewton sagte es bereits - Stöchiometrie löst.
Damit also einzelne Atome zu Wasser verbunden werden können, müssen erstmal die Atome im Wasser- bzw. Sauerstoffmolekül voneinander getrennt werden. Ein Prozess, der einiges an Energie benötigt. In erster Linie würde diese Reaktion überhaupt nicht stattfinden. Weil aber die freie Energie im Wasser (also im Produkt) so viel niedriger ist, als vor der Reaktion, findet diese Reaktion trotzdem statt, wobei sehr viel Wärme entsteht.
Du kannst es dir vorstellen wie ein Ball, der einen Berg hinauf rollen soll. In erster Linie findet das nicht statt (ohne Einwirkung rollt ein Ball nicht von alleine hoch). Soll der Anstieg aber dennoch überwunden werden, muss der Ball - bevor er den Berg hochrollt - selbst von einem davorliegenden Berg herunter rollen und den Schwung mitnehmen, um den nächsten Berg hoch zu rollen. Genau das passiert auch bei der obigen Reaktion. Die Reaktion zu Wasser stellt also ein Herunterollen dar, wobei der Schwung so hoch ist, dass selbst der zwischenzeitliche Anstieg (man spricht von Aktivierungsenergie) überwunden werden kann.
LG
Vielen Dank, also geht es darum, dass man am Anfang 3 Moleküle hat (2x Wasserstoff und 1x Sauerstoff) und am Ende nur 2?