Was passiert, wenn sich die unsichtbaren Kräfte der Chemie offenbaren und Wärme freisetzen oder der Umgebung entziehen? Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine faszinierende Reise in die Welt der Thermochemie, wo wir die Geheimnisse der Lösungsenthalpie lüften. Anhand präziser Experimente, die mit einfachen Mitteln wie einer Thermoskanne und alltäglichen Chemikalien wie Calciumchlorid und Ammoniumchlorid durchgeführt werden, demonstriert dieser Band auf anschauliche Weise, wie sich Energie bei chemischen Prozessen wandelt. Entdecken Sie, wie sich die Temperatur verändert, wenn Stoffe sich auflösen – ein deutliches Zeichen für exotherme und endotherme Reaktionen. Die detaillierte Analyse der Wärmekapazität und die sorgfältige Durchführung der Experimente ermöglichen es dem Leser, die fundamentalen Prinzipien der physikalischen Chemie zu verstehen und nachzuvollziehen. Von der Bestimmung der Wärmekapazität eines Reaktionsgefäßes bis zur Berechnung der Lösungsenthalpie für exotherme Reaktionen (CaCl2 in Wasser) und endotherme Reaktionen (NH4Cl in Wasser) bietet dieses Werk eine umfassende Einführung in die experimentelle Thermochemie. Die klaren Beobachtungen, wie die Temperatur bei der Zugabe von CaCl2 steigt (exotherme Reaktion) und bei der Zugabe von NH4Cl sinkt (endotherme Reaktion), verdeutlichen die zugrunde liegenden Konzepte. Auch Fehlerquellen, wie die mangelnde Isolation des Reaktionsgefäßes und die Ungenauigkeit des Thermometers, werden offen diskutiert, um ein realistisches Bild der experimentellen Arbeit zu vermitteln. Dieses Buch ist somit nicht nur eine Anleitung für den Chemieunterricht, sondern auch eine spannende Lektüre für alle, die sich für die Energieumwandlungen in unserer Welt interessieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Lösungsenthalpie und entdecken Sie die verborgenen Energien, die unsere chemische Realität prägen. Ein unverzichtbarer Leitfaden für Studierende, Lehrer und alle, die ihr Wissen in Thermodynamik und physikalischer Chemie erweitern möchten. Verstehen Sie die Lösungsenthalpie, exotherme Reaktionen, endotherme Reaktionen, Kalorimetrie und die Bedeutung präziser Messungen in der Chemie.
6. Versuch
Bestimmung von Lösungsenthalpien
Lösungsenthalpie(allg.):
Mit ihr wird die Enthalpieänderung beim Auflösen eines Festkörpers in einer flüssigen Lösung beschrieben .[1] Sie wird im Kalorimeter bestimmt, welches ein geschlossenes System ist, aus dem weder Energie entweichen, noch Energie zugeführt werden kann. Bei Lösen einen Stoffes wird entweder Energie frei, oder Energie wird von der Umgebung des Systems aufgenommen. Aus der Temperaturänderung des Wassers wird dann die Enthalpie bestimmt.
Bedeutung der Lösungsenthalpie in unserem Fall:
Es soll die Lösungswärme, Lösungsenthalpie, für eine exotherme Reaktion, Auflösen von CaCl2 in Wasser und die Lösungswärme für eine endotherme Reaktion, das Lösen von NH4Cl in Wasser, ermittelt werden.
Arbeitsgeräte und Reagenzien
- Thermoskanne als Kalorimeter
- Aluminiumstab
- Thermometer
- CaCl2
- NH4Cl
- dest. Wasser
Durchführung
Zuerst werden das Reaktionsgefäß, Thermoskanne, und der Aluminiumstab gewogen. Dann wird die Wärmekapazität der Thermoskanne bestimmt. Hierzu erhitzt man in einem Becherglas Wasser, bis es kocht. Nun wird in dem Wasser der Alustab 5 min erhitzt. In der Zwischenzeit überführt man 200ml in die Thermoskanne und die Temperatur wird gemessen. Wenn der Alustab dann heiß ist, wird er in die Thermoskanne gegeben. Es pendelt sich eine Temperatur ein. Diese benötigt man dann zur Bestimmung der Wärmekapazität.
Jetzt werden dann nacheinander in die Thermoskanne jeweils 200ml Wasser und 30g CaCl2 bzw. NH4Cl gegeben. Hiervon wird dann die Lösungsenthalpie bestimmt, auch durch Messung der Temperaturänderung.
Beobachtungen bei den Reaktionen
- Bei der Zugabe von CaCl2 erhöht sich die Temperatur im Reaktionsgefäß, exotherme Reaktion.
- Bei der Zugabe von NH4Cl erniedrigt sich die Temperatur im Reaktionsgefäß, endotherme Reaktion.
Fehlerquellen
Das Reaktionsgefäß war nicht ganz verschlossen und durch die Wände könnte Energie an die Systemumgebung abgegeben bzw. aufgenommen werden. Außerdem hat das verwendete Thermometer eine Genauigkeit von +/- 0,5°C.
1. Teil: Bestimmung der Wärmekapazität des Reaktionsgefäßes
Ergebnisse des Versuchs
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Berechnungen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Da nun die Wärmekapazität des Reaktionsgefäßes bekannt ist, können nun die Lösungsenthalpien bestimmt werden.
2. Teil: Bestimmung der Lösungswärme für eine exotherme Reaktion
Die Wärmekapazität der Salze wird näherungsweise gleich der des Wassers gesetzt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3. Teil: Bestimmung der Lösungswärme für eine endotherme Reaktion
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
[...]
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Zweck dieses Versuchs zur Bestimmung von Lösungsenthalpien?
Der Versuch dient dazu, die Enthalpieänderung (Lösungsenthalpie) beim Auflösen eines Festkörpers in einer flüssigen Lösung zu bestimmen. Konkret soll die Lösungswärme für die exotherme Reaktion des Auflösens von CaCl2 in Wasser und für die endotherme Reaktion des Auflösens von NH4Cl in Wasser ermittelt werden.
Welche Materialien und Geräte werden für diesen Versuch benötigt?
Die benötigten Materialien und Geräte sind: eine Thermoskanne als Kalorimeter, ein Aluminiumstab, ein Thermometer, CaCl2, NH4Cl und destilliertes Wasser.
Wie wird die Wärmekapazität des Reaktionsgefäßes (Thermoskanne) bestimmt?
Zuerst wird die Thermoskanne gewogen. Dann wird Wasser in einem Becherglas erhitzt, bis es kocht. Der Aluminiumstab wird 5 Minuten lang im kochenden Wasser erhitzt. 200 ml Wasser werden in die Thermoskanne gegeben und die Temperatur gemessen. Der heiße Alustab wird dann in die Thermoskanne gegeben und die Temperaturänderung wird gemessen. Aus dieser Temperaturänderung wird die Wärmekapazität der Thermoskanne berechnet.
Wie wird die Lösungsenthalpie für CaCl2 und NH4Cl bestimmt?
Nacheinander werden jeweils 200 ml Wasser und 30 g CaCl2 bzw. NH4Cl in die Thermoskanne gegeben. Durch Messung der Temperaturänderung wird die Lösungsenthalpie für jede Reaktion bestimmt.
Welche Beobachtungen wurden während der Reaktionen gemacht?
Bei der Zugabe von CaCl2 erhöht sich die Temperatur im Reaktionsgefäß (exotherme Reaktion). Bei der Zugabe von NH4Cl erniedrigt sich die Temperatur im Reaktionsgefäß (endotherme Reaktion).
Welche Fehlerquellen können bei diesem Versuch auftreten?
Mögliche Fehlerquellen sind, dass das Reaktionsgefäß nicht ganz verschlossen ist und dadurch Energie an die Systemumgebung abgegeben oder aufgenommen werden kann. Außerdem hat das verwendete Thermometer eine begrenzte Genauigkeit von +/- 0,5°C.
Wie wird die Lösungswärme für die exotherme Reaktion (CaCl2) berechnet?
Die Wärmekapazität der Salze wird näherungsweise gleich der des Wassers gesetzt. Mit Hilfe der gemessenen Temperaturänderung und der Wärmekapazität wird dann die Lösungswärme berechnet. (Details zur genauen Berechnung sind in der Leseprobe enthalten.)
Wie wird die Lösungswärme für die endotherme Reaktion (NH4Cl) berechnet?
Analog zur exothermen Reaktion wird die Wärmekapazität des Salzes näherungsweise gleich der des Wassers gesetzt. Mit der gemessenen Temperaturänderung wird die Lösungswärme berechnet. (Details zur genauen Berechnung sind in der Leseprobe enthalten.)
- Quote paper
- Tobias Scharla (Author), 2001, Bestimmung von Lösungsenthalpien, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/102632
