Warum stehen die Produkte immer auf dem Niveau ΔH₁ + ΔH₂?

So ist der Zweischrittweg angelegt: nach dem ersten Schritt liegt das System auf dem Zwischenniveau, der zweite Schritt führt zu den Produkten. Das direkte ΔH vergleicht man genau mit dieser Summe.

Stimmen die Zahlen der Vorlage genau mit jedem Lehrbuch überein?

Es sind gerundete Werte für die Bildung von CO und CO₂ aus den Elementen bei 298 K und 1 bar aus typischen Tafeln der Allgemeinen Chemie; Abweichungen können von der Allotropie, von Standardzuständen oder von neueren Daten kommen.

Ist das dasselbe wie eine Abschätzung über Bindungsenergien?

Nein. Hier stehen Enthalpien ganzer Reaktionen. Bindungsenergien sind gemittelte Größen und ein anderes, gröberes Verfahren.

Was bedeutet ein von null verschiedener Rest physikalisch?

Dass die drei eingegebenen Zahlen nicht zugleich dasselbe Paar thermodynamischer Zustände beschreiben können — eine Unterrichtswarnung, kein experimenteller Widerspruch.

Satz von Hess

Zwei Schritte gegen das direkte ΔH im Enthalpiediagramm; die Summe der Stufen stimmt mit dem angegebenen Gesamt-ΔH überein.

Zum Modell

Der Satz von Hess ist der Enthalpie-Ausdruck dafür, dass H eine Zustandsfunktion ist: sie hängt nur vom Anfangs- und Endzustand ab, nicht vom Weg. Nullniveau sind die Edukte; ein Zweischrittweg über einen Zwischenzustand mit den Wärmetönungen ΔH₁ und ΔH₂ setzt die Produkte auf die Höhe ΔH₁ + ΔH₂. Der gestrichelte Bogen ist das angegebene Gesamt-ΔH derselben Bruttoreaktion. Stimmen ΔH₁ + ΔH₂ mit diesem Wert überein, ist der Kreisprozess konsistent; sonst zeigt der Rest, dass man Schritte und „direkten“ Effekt für dieselben Zustände nicht beliebig vorgeben kann. Die Vorlage ist die Unterrichtsleiter der Kohlenstoffoxidation C → CO → CO₂: die Summe der Stufen stimmt mit der direkten Bildung von CO₂ überein. Die Zeichnung ist schematisch, ohne Einzelheiten der Kalorimetrie und der Allotropie des Kohlenstoffs.

Für wen: Oberstufe und Beginn des Studiums: Enthalpiediagramme, thermochemische Kreisprozesse, Satz von Hess.

Wichtige Begriffe

Satz von Hess
Enthalpie
Zustandsfunktion
Reaktionsenthalpie
thermochemischer Kreisprozess
Zwischenzustand
Enthalpiediagramm

So funktioniert es

Enthalpiediagramm: Edukte, Zwischenzustand, Produkte auf der Höhe ΔH₁ + ΔH₂; zwei Schritte und gestricheltes „direktes“ ΔH. Auf der Tafel stehen Summe, Rest und die Konsistenz des Kreisprozesses. Vorlagen: C → CO → CO₂, ein stimmiger und ein bewusst falscher Zahlensatz.

Wichtige Gleichungen

ΔH_gesamt = ΔH₁ + ΔH₂ (gleiche Anfangs- und Endzustände)

Die Enthalpie H ist eine Zustandsfunktion: sie hängt nicht vom Weg ab.

Häufige Fragen

Warum stehen die Produkte immer auf dem Niveau ΔH₁ + ΔH₂?: So ist der Zweischrittweg angelegt: nach dem ersten Schritt liegt das System auf dem Zwischenniveau, der zweite Schritt führt zu den Produkten. Das direkte ΔH vergleicht man genau mit dieser Summe.
Stimmen die Zahlen der Vorlage genau mit jedem Lehrbuch überein?: Es sind gerundete Werte für die Bildung von CO und CO₂ aus den Elementen bei 298 K und 1 bar aus typischen Tafeln der Allgemeinen Chemie; Abweichungen können von der Allotropie, von Standardzuständen oder von neueren Daten kommen.
Ist das dasselbe wie eine Abschätzung über Bindungsenergien?: Nein. Hier stehen Enthalpien ganzer Reaktionen. Bindungsenergien sind gemittelte Größen und ein anderes, gröberes Verfahren.
Was bedeutet ein von null verschiedener Rest physikalisch?: Dass die drei eingegebenen Zahlen nicht zugleich dasselbe Paar thermodynamischer Zustände beschreiben können — eine Unterrichtswarnung, kein experimenteller Widerspruch.

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