Wasser, H2O
*) Weitere Werte finden Sie im Tabellenteil im Anhang dieses Buchs.
oder in zwei Schritten (Schmelzen und anschließende Verdampfung der Flüssigkeit):
Da das Resultat auf dem direkten Weg dasselbe ist wie auf dem indirekten Weg (aus festem Wasser wurde gasförmiges), müssen auch die Gesamtänderungen der Enthalpie übereinstimmen (Skizze 1); sofern beide Prozesse bei der gleichen Temperatur ablaufen gilt folglich
(2.26)
Da Schmelzenthalpien stets positiv sind, folgt daraus unmittelbar, dass bei einer bestimmten Temperatur die Sublimationsenthalpie eines Stoffs stets größer ist als seine Verdampfungsenthalpie.
Die Tatsache, dass H eine Zustandsfunktion ist, hat weiterhin die Folge, dass die Standardenthalpieänderungen eines Prozesses und seiner Umkehrung sich nur im Vorzeichen unterscheiden, aber denselben Betrag besitzen (Skizze 2):
(2.27)
Da bei 298 K beispielsweise die Verdampfungsenthalpie von Wasser +44 kJ mol–1 beträgt, misst man als Kondensationsenthalpie bei derselben Temperatur –44 kJ mol–1.
(b) Die Enthalpien chemischer Reaktionen
Nun wenden wir uns den Enthalpieänderungen zu, die bei chemischen Reaktionen auftreten. Für ihre Angabe gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten. Wir können die thermochemische Gleichung als Kombination der Reaktionsgleichung und der zugehörigen Enthalpieänderung formulieren:
Tab. 2.4 Übergangsenthalpien.
| Übergang | Ablaufender Prozess | Symbol*) |
| Phasenübergang | Phase α → Phase β | ΔTransH⊖ |
| Schmelzen | s → 1 | ΔsmH⊖ |
| Verdampfung | l → g | ΔVH⊖ |
| Sublimation | s → g | ΔsubH⊖ |
| Mischung von Fluiden | Reinstoff → Mischung | ΔMH⊖ |
| Lösung | zu lösender Stoff → Lösung | ΔLH⊖ |
| Solvatation | X± → X(solv) | ΔsolvH⊖ |
| Hydratation | X± (g) → X± (aq) | ΔHydH⊖ |
| Atomisierung | Spezies (s, l, g) → Atome (g) | ΔAH⊖ |
| Ionisierung | X(g) → X+ (g) + e- (g) | ΔIH⊖ |
| Elektronenanlagerung | X(g) + e– (g) → X– (g) | ΔEaH⊖ |
| Reaktion | Edukte → Produkte | ΔRH⊖ |
| Verbrennung | Verbindung (s, l, g) + O2 (g) → CO2 (g), H2O (l, g) | ΔCH⊖ |
| Bildung | Elemente → Verbindung | ΔBH⊖ |
| Aktivierung | Edukte → aktivierter Komplex | Δ‡H⊖ |
*) Entsprechend der IUPAC-Empfehlung. Die ältere Schreibweise (Index an H, z. B. ΔHR) ist gelegentlich noch anzutreffen. Beachten Sie auch, dass je nach Literatur (speziell auch in älterer) mitunter unterschiedliche Indices zur Bezeichnung derselben Größe verwendet werden (z. B. ΔVerbH⊖ statt ΔCH⊖); der Index „C” steht dabei für engl. combustion.
Hier ist ΔH⊖ die Enthalpieänderung beim Übergang von den Reaktanten in ihren Standardzuständen zu den Produkten in deren Standardzuständen:
reine, getrennte Edukte in den Standardzuständen → reine, getrennte Produkte in den Standardzuständen
Mit Ausnahme ionischer Reaktionen in Lösung können die Enthalpieänderungen beim Mischen und Trennen der Substanzen gegenüber der Reaktionsenthalpie vernachlässigt werden. Im Fall der Verbrennung von Methan bezieht sich die Standardenthalpie auf die vollständige Reaktion von 1 mol CH4 in Form des reinen Gases bei 0,1 MPa mit 2 mol O2 in Form des reinen Gases zu 1 mol CO2 in Form des reinen Gases bei 0,1 MPa und 2 mol reinem flüssigem Wasser bei 0,1 MPa; angegeben ist der Zahlenwert bei 298,15 K.
Alternativ können wir die Reaktionsgleichung formulieren und dazu die Standardreaktionsenthalpie ΔRH⊖ angeben. Für die Verbrennung von Methan ist das
Die Standardreaktionsenthalpie einer allgemeinen Reaktion 2 A + B → 3 C + D ist
wenn