ZirkelschlagArbeitsblätter / Themen A–Z / Chemie
Energetik & Enthalpie
Chemie · Klasse 11–12 · 4 Blätter · 51 Aufgaben
LehrplanHessen: Q4.1 Energetische und kinetische Aspekte
Kalorimetrie in zwei Zeilen: erst die Wärme, die das Wasser aufgenommen hat, dann diese Wärme pro Mol umgesetzten Stoffes, mit dem richtigen Vorzeichen.
Worum es geht
Bei einer exothermen Reaktion gibt das reagierende System Wärme an die Umgebung ab, bei einer endothermen nimmt es Wärme auf. Im Kalorimeter ist die Umgebung eine bekannte Menge Wasser. Aus deren Erwärmung folgt die Wärme Q. Die Reaktionsenthalpie ΔH beschreibt die Energieänderung des Systems pro Mol: Gibt das System Wärme ab, ist ΔH negativ.
Die Formeln
| Größe | Formel | Einheit |
|---|---|---|
| Wärme | Q = m · c · ΔT | g · J/(g·K) · K = J |
| spezifische Wärmekapazität von Wasser | c = 4,18 J/(g·K) | ΔT in K = ΔT in °C |
| molare Reaktionsenthalpie | ΔH = −Q / n | kJ/mol |
| Vorzeichen | exotherm: ΔH < 0 · endotherm: ΔH > 0 | — |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Bei der Verbrennung von 0,05 mol eines Brennstoffs erwärmen sich 200 g Wasser um 15 K. Berechne Q und ΔH.
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Wärme in J | Q = 200 g · 4,18 J/(g·K) · 15 K = 12 540 J | das Wasser nimmt die Wärme auf, die die Reaktion abgibt |
| 2 · Umrechnen | Q = 12,54 kJ | Enthalpien werden in kJ angegeben: durch 1000 teilen |
| 3 · Pro Mol | 12,54 kJ / 0,05 mol = 250,8 kJ/mol | ΔH bezieht sich auf ein Mol, nicht auf die Probe |
| 4 · Vorzeichen | ΔH = −250,8 kJ/mol | das Wasser wurde wärmer, das System hat Energie abgegeben: exotherm |
Der typische Fehler
Joule und Kilojoule verwechseln. Q = m · c · ΔT liefert Joule, weil c in J/(g·K) angegeben ist. Wer 12 540 direkt als kJ weiterverwendet, erhält eine Reaktionsenthalpie von über 250 000 kJ/mol — tausendmal zu groß. Nach der Wärmeformel deshalb immer zuerst durch 1000 teilen.
So prüfst du dein Ergebnis
Vorzeichen und Größenordnung. Steigt die Temperatur, ist die Reaktion exotherm und ΔH negativ; sinkt sie, positiv. Verbrennungsenthalpien liegen meist zwischen etwa −200 und −6000 kJ/mol, Neutralisationen bei etwa −57 kJ/mol. Ein Wert in Millionen oder unter 1 kJ/mol deutet auf einen Einheitenfehler.