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Endotherme und exotherme Reaktionen

Eine Reaktion, bei der Wärme freigesetzt wird, wird als exotherm bezeichnet. Die Änderung der Enthalpie ΔH einer exothermen Reaktion ist negativ. Dies mag kontraintuitiv erscheinen, aber bedenke, dass die Eigenschaften eines Systems vom Standpunkt des Systems aus betrachtet werden. Da das System Wärme verliert (indem es sie an die Umgebung abgibt), ist die Enthalpieänderung negativ. Ein negativer ΔH-Wert bedeutet, dass die Enthalpie der Produkte geringer ist als die Enthalpie der Reaktanten.

Die Abbildung zeigt die Graphen der Änderung der potentiellen Energie in Relation zum Reaktionsfortschritt für eine exotherme Reaktion auf der linken und eine endotherme Reaktion auf der rechten Seite. Die Energieänderung für die exotherme Reaktion beginnt an der horizontalen Linie der Energie der Reaktanten, die bis zu ihrem Scheitelpunkt ansteigt und dann wieder bis zu einer anderen horizontalen Linie abfällt, die die Energie der Produkte angibt. Die Anfangsenergie der Reaktanten ist höher als die Energie der Produkte. Die senkrechte Linie zwischen der Energie der Reaktanten und dem Sscheitelpunkt gibt die Aktivierungsenergie an, während die senkrechte Linie zwischen der Energie der Reaktanten und der Energie der Produkte die bei der Reaktion freigesetzte Energie angibt. Die Energieänderung bei einer endothermen Reaktion beginnt ebenfalls an der horizontalen Linie der Energie der Reaktanten, steigt bis zum Scheitelpunkt an und sinkt dann wieder bis zur Energie der Produkte, aber diesmal ist diese Energie höher als die Energie der Reaktanten. Die senkrechte Linie zwischen der Energie der Reaktanten und dem Scheitelpunkt gibt die Aktivierungsenergie an, während die senkrechte Linie zwischen der Energie der Reaktanten und der Energie der Produkte die bei der Reaktion absorbierte Energie angibt

Abbildung 1: Das Energiediagramm endothermer und exothermer Reaktionen.

Das Gegenteil ist der Fall bei einer Reaktion, die Wärme verbraucht, wenn sie stattfindet. Eine solche Reaktion wird als endotherm bezeichnet. Die Enthalpieänderung ΔH einer endothermen Reaktion ist positiv, da dem System Wärme zugeführt wird. Ein positiver ΔH-Wert bedeutet, dass die Enthalpie der Produkte höher ist als die Enthalpie der Reaktanden.

Wenn eine chemische Reaktion in einer Richtung exotherm ist, ist sie in der entgegengesetzten Richtung endotherm. Der Betrag der Enthalpieänderung ΔH ist derselbe, aber mit umgekehrtem Vorzeichen.

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