Chemische Reaktionen

Chemische Reaktionen 2

0.2 Der Zusammenhang zwischen Energieumsetzung und Teilchenumsetzung

		In der 9. Klasse eines Gymnasiums geht man interessanten Sachverhalten schon ziemlich auf den Grund, und daher wollen wir uns mit der Frage beschäftigen, warum man bei einer chemischen Reaktion überhaupt Aktivierungsenergie zuführen muss.
Anziehungskräfte müssen überwunden werden		Betrachten wir das folgende Bild Wir sehen wieder die exotherme Reaktion zwischen Eisen und Schwefel. Schauen wir uns die Ausgangsstoffe (Edukte) näher an. Eisen und Schwefel befinden sich bei Zimmertemperatur in festem Zustand. Die Atome dieser beiden Elemente ziehen sich also gegenseitig sehr stark an. Damit Eisenatome mit Schwefelatomen reagieren können, müssen sich alle Atome im Gaszustand befinden, sonst können sie nicht "durcheinanderwirbeln" und miteinander neue Bindungen eingehen. Die Anziehungskräfte zwischen den Eisenatomen und die Anziehungskräfte zwischen den Schwefelatomen müssen also überwunden werden. Dazu ist Energie notwendig - die Aktivierungsenergie.		Der Foliensatz "Chemische Reaktionen" enthält insgesamt drei Folien zu diesem Thema: Folie 2.1: Zusammenhang zwischen Energie- und Teilchenumsetzungen Folie 2.2: Aktivierungsenergie Folie 2.3: Reaktionsenergie Weitere Informationen dazu...
Aktivierungsenergie und Anziehungskräfte		Die folgende Abbildung verdeutlicht diesen Sachverhalt: Die Aktivierungsenergie dient zur Überwindung der Anziehungskräfte in den Ausgangsstoffen. Wenn die Eisen- und Schwefelatome dann miteinander reagieren, entstehen neue Anziehungskräfte: ein Eisenatom zieht mehrere Schwefelatome an, umgekehrt zieht jedes Schwefelatom mehrere Eisenatome an. Diese neuen Anziehungskräfte sind stärker als die alten. Das sieht man an der geringeren "inneren Energie" des Reaktionsprodukts. Nochmal: Wenn bestehende Anziehungskräfte überwunden werden sollen, muss Energie zu geführt werden. Je stärker die Anziehungskräfte, desto mehr Energie wird benötigt. Jetzt das ganze umgekehrt: Wenn neue Anziehungskräfte entstehen, wird Energie freigesetzt. Das "System" verliert Energie, die "innere Energie" sinkt. Je stärker die neuen Anziehungskräfte sind, desto mehr Energie wird abgegeben, und desto geringer ist nachher die "innere Energie".
Reaktionsenergie		Unter der Reaktionsenergie versteht man die Differenz zwischen der "inneren Energie" der Produkte und der "inneren Energie" der Edukte. Bezeichnen wir die "innere Energie" einmal mit H (für "heat", engl. für "Wärme"), so kann man schreiben: DH = H(Produkte) - H(Edukte) Im Falle einer exothermen Reaktion ist H(Edukte) immer niedriger als H(Produkte), die Differenz ist also negativ. Misst man dagegen bei einer Reaktion eine Zunahme der inneren Energie, so handelt es sich um eine endotherme Reaktion.
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