Peter W. Atkins

Physikalische Chemie


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geometrischen Isomeren, deren Bildungsenthalpiendeutlich voneinanderabweichen können, obwohl die Artder enthaltenen Atome und der Bindungen zwischen ihnen identisch ist.

      ■ Das Wichtigste in Kürze: Die Temperaturabhängigkeit einer Reaktionsenthalpie ist durch das kirchhoffsche Gesetz gegeben.

      Aus Gl. (2-23a) folgt, dass sich die Enthalpie eines Stoffs bei Erwärmung von T1 auf T2 von H(T1)auf

      (2.35)image

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      ändert (unter der Voraussetzung, dass im betrachteten Temperaturbereich kein Phasenübergang stattfindet.) Diese Gleichung können wir auf alle an der Reaktion beteiligten Stoffe anwenden; folglich gilt für die Änderung der Standardreaktionsenthalpie

      wobei images die Differenz der molaren Wärmekapazitäten der Produkte und Reaktanten unter Standardbedingungen ist, jeweils gewichtet mit den stöchiometrischen Koeffizienten aus der Reaktionsgleichung:

      (2.36b)image

      Beispiel 2-6 Eine Anwendung des kirchhoffschen Gesetzes

      Die Standardbildungsenthalpie von gasförmigem H2O bei 25 °C beträgt –241.82 kJ mol–1. Berechnen Sie ihren Wert bei 100 °C. Gegeben sind die folgenden molaren Wärmekapazitäten bei konstantem Druck: H2O(g) 33.58 J K–1 mol–1, H2(g) 28.82 J K–1 mol–1,O2(g) 29.36 J K–1 mol–1. Nehmen Sie an, dassdie Wärmekapazitäten nicht von der Temperatur abhängen.

      Vorgehen Wenn images im Bereich von T1 bis T2 nicht von der Temperatur abhängt, ergibt das Integral aus Gl. (2-36a) images. Deswegen ist

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      Nun müssen wir noch die Reaktionsgleichung formulieren, die stöchiometrischen Koeffizienten ablesen und images berechnen.

      Antwort Die Reaktion lautet images, also ist

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      Daraus folgt

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      Übung 2-7

      Bestimmen Sie die Standardbildungsenthalpie von Cyclohexan bei 400 K aus den Werten aus Tabelle 2-6. [–163 kJ mol–1]

      In Abschnitt 2.1.2 haben wir gesehen, dass Zustandsfunktionen Eigenschaften sind, die nur vom aktuellen Zustand der Systeme und nicht von seiner Vorgeschichte abhängen. Beispiele für Zustandsfunktionen sind die Innere Energie oder die Enthalpie. Physikalische Eigenschaften, die vom eingeschlagenen Weg zwischen zwei Zuständen abhängen, nennt man Wegfunktionen; Beispiele sind die Arbeit und die Wärmemenge, die einem System auf dem Weg zu seinem Endzustand zugeführt oder aus ihm entnommen werden. Beide Größen beschreiben nur die Art und Weise, wie der Zustand erreicht wurde, nicht die Natur des Zustands selbst.

      Mithilfe der mathematischen Eigenschaften von Zustandsfunktionen können wir weit reichende Schlüsse hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen physikalischen Eigenschaften ziehen. Wir werden Beziehungen entdecken, wo wir sie unter Umständen überhaupt nicht erwarten. Die praktische Bedeutung der Resultate liegt in der Möglichkeit, aus Messwerten verschiedener Eigenschaften zu Werten für eine andere, vielleicht schwer zu messende Eigenschaft zu gelangen.