Chemie Formelumsatz bei Berechnung der Reaktionsenthalpie?
Ich versteht das mit den Einheiten nicht. Wenn ich die Standardreaktionsenthalpie von einem Stoff berechnen soll, muss ich ja die Standartbildungsenthalpien der Edukte von den Produkten abziehen. Diese sind in kJ/mol angegeben. Wenn aber bei einer Reaktion wie z.B. bei 4NH3 + 5O2 ---> 5NO + 6H2O jeweils verschieden viel Teilchen vorkommen, muss ich das ja auch in meiner Rechnung berücksichtigen. Also müsste ich immer vor die Standartbildungsenthalpie die Anzahl z.B. 4mol * 90 kJ/mol hinschreiben. Dann würden sich ja die Mole am Ende kürzen und das Ergebnis wäre kJ. Was ist aber jetzt dieser Formelumsatz und wann schreibe ich kJ/mol. Das ganze bringt mich irgendwie ein bisschen durcheinander.
1 Antwort
In Deiner Reaktionsgleichung ist eine wundersame Stickstoffvermehrung aufgetreten. Richtig lautet sie
4 NH₃ + 5 O₂ ⟶ 4 NO + 6 H₂O
und die Reaktionsenthalpie beträgt ΔH=−1170 kJ/mol, wenn ich mich nicht verrechnet oder im Internet die falschen Zahlen abgeschrieben habe.
Die Reaktionsenergie wird also pro Mol angegeben, und ein Mol sind bekanntlich 6⋅10²³ Stück von irgendwas. Das Irgendwas in diesem Fall sind Formelumsätze: Wenn also vier NH₃-Moleküle mit fünf O₂-Molekülen reagieren, dann zählt das als Eins, oder anders gesagt, die Energiemenge von 1170 kJ wird frei, wenn 4 mol NH₃ (=2.4⋅10²⁴ NH₃-Moleküle) mit 5 mol O₂ (=3⋅10²⁴ O₂-Moleküle) miteinander reagieren.
Es gibt aber keinen zwingenden Grund, die Reaktionsgleichung so aufzuschreiben wie ich es gemacht habe. Man könnte ja z.B. auch andere Koeffizienten wählen, z.B.
2 NH₃ + 2½ O₂ ⟶ 2 NO + 3 H₂O
⅘ NH₃ + O₂ ⟶ ⅘ NO + 1⅕ H₂O
NH₃ + 1¼ O₂ ⟶ NO + 1½ H₂O
oder was auch immer Du willst. Die letzte Form ist dabei in der Praxis besonders interessant, weil man sich bei dieser Reaktion ja bevorzugt für den Umsatz des Stickstoffs interessiert und man sich ja oft fragt, wieviel Energie pro gebildetes NO frei wird; das ist dann natürlich genau ein Viertel der oben zitierten Zahl, −292.5 kJ/mol. Damit man nicht verwechselt, worauf man sich bezieht, sagt man oft „Die Reaktion setzt 292.5 kJ pro Mol gebildetes NO frei“ oder so ähnlich. Standardbildungethalpien werden z.B. konventionsgemäß immer auf 1 mol der gebildeten Substanz bezogen.
Die Einheit ist aber immer dieselbe, nämlich kJ/mol (die Koeffizienten der Reaktionsgleichung sind einheitenlos). Anders ist es nur, wenn Du eine konkrete Stoffmenge einsetzt: Wenn Du z.B. ⅔ mol NH₃ mit ⅚ mol O₂ zu ⅔ mol NO und 1 mol H₂O umsetzt, dann erwartest Du eine Reaktionsenergie von −195 kJ, und das ist nicht pro Mol, weil das ja genau die Energie ist, die bei Deinem Experiment freigesetzt wird.
Krass, danke. Das hätte ich jetzt nicht erwartet. Vielen Dank für deine Mühe