ZirkelschlagArbeitsblätter / Themen A–Z / Chemie
Satz von Hess
Chemie · Klasse 11–12 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
LehrplanHessen: Q4.1 Energetische und kinetische Aspekte
Die Enthalpieänderung einer Reaktion hängt nur von Anfang und Ende ab, nicht vom Weg. Deshalb lässt sie sich aus Tabellenwerten zusammensetzen, ohne die Reaktion je durchzuführen.
Worum es geht
Der Satz von Hess sagt: Führt man eine Reaktion in mehreren Schritten durch, ist die Summe der Enthalpien der Einzelschritte gleich der Enthalpie der Gesamtreaktion. Praktisch heißt das: Man kann ΔrH° aus Standardbildungsenthalpien ΔfH° berechnen (Elemente haben den Wert 0), aus Verbrennungsenthalpien ΔcH° oder näherungsweise aus mittleren Bindungsenthalpien. Dreht man eine Reaktion um, kehrt sich das Vorzeichen um; verdoppelt man die Koeffizienten, verdoppelt sich ΔH.
Die Formeln
| Daten | Formel | Merkhilfe |
|---|---|---|
| Bildungsenthalpien | ΔrH° = ΣΔfH°(Produkte) − ΣΔfH°(Edukte) | Produkte minus Edukte, jeweils mal Koeffizient |
| Verbrennungsenthalpien | ΔrH° = ΣΔcH°(Edukte) − ΣΔcH°(Produkte) | hier umgekehrt: Edukte minus Produkte |
| Bindungsenthalpien | ΔrH = Σ(gespaltene Bindungen) − Σ(gebildete Bindungen) | Spalten kostet Energie, Bilden setzt sie frei |
| Rückreaktion | ΔH(rück) = −ΔH(hin) | −92 kJ/mol wird +92 kJ/mol |
| Koeffizienten mal k | ΔH wird mit k multipliziert | doppelte Gleichung, doppeltes ΔH |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Berechne ΔrH° für CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O(l). (ΔfH° in kJ/mol: CH₄ −74,8; CO₂ −393,5; H₂O(l) −285,8; O₂ 0)
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Produkte | −393,5 + 2 · (−285,8) = −965,1 kJ/mol | jeder Wert mal seinen Koeffizienten |
| 2 · Edukte | −74,8 + 2 · 0 = −74,8 kJ/mol | O₂ ist ein Element im Standardzustand: ΔfH° = 0 |
| 3 · Differenz | ΔrH° = −965,1 − (−74,8) | bei Bildungsenthalpien: Produkte minus Edukte |
| 4 · Ergebnis | ΔrH° = −890,3 kJ/mol | stark negativ, wie für eine Verbrennung zu erwarten |
Der typische Fehler
Die Reihenfolge der beiden Formeln vertauschen. Bei Bildungsenthalpien rechnet man Produkte minus Edukte, bei Verbrennungsenthalpien Edukte minus Produkte. Wer beide gleich behandelt, erhält den richtigen Betrag mit falschem Vorzeichen, hier +890,3 kJ/mol — eine Verbrennung, die Wärme aufnimmt. Der Grund für die Umkehr: Bildung führt von den Elementen zum Stoff, Verbrennung vom Stoff weg.
So prüfst du dein Ergebnis
Vorzeichen deuten. Verbrennungen und Neutralisationen sind exotherm, ΔH also negativ; Zersetzungen wie das Brennen von Kalk sind meist endotherm. Stimmt das Vorzeichen nicht mit der Erfahrung überein, ist fast immer die Reihenfolge vertauscht. Außerdem prüfen: Ist jeder Wert mit seinem Koeffizienten multipliziert?