Bei einer Reaktion kommt es nicht nur zu einer Stoffumwandlung. Es findet auch ein Energieumsatz statt. Am Beispiel „Verbrennung von Kohle“ könnnen wir beobachten, dass bei der Reaktion Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Du kannst es fühlen, wenn du an den Grill trittst. Besser du verwendest ein Thermometer.
Das Thermometer
Ein Thermometer ist ein Messinstrument. Es misst die physikalische Größe Temperatur. Das Symbol für die Messgröße ist T. Es wird in verschiedenen Einheiten auf der Welt gemessen. Wir messen zum Beispiel die Temperatur in °C (ausgesprochen Grad Celsius). Naturwissenschaftler benutzen die Einheit Kelvin.
Mit dem Thermometer misst du eine Erhöhung der Lufttemperatur um den Grill.
Die Luft ist die Umgebung der Reaktion.
Das Energiediagramm für diese Reaktion kennst du schon. Beschrifte das folgende Energiediagramm.
Abbildung 1: Energiediagramm einer exothermen ReaktionWird Energie in Form von Wärme an die Umgebung bei einer chemischen Reaktion abgegeben, dann nennt man den Vorgang eine exotherme Reaktion. Hier berechnet sich die freiwerdende Energie aus der Differenz der inneren Energie der Produkte zu den Edukten.
exotherm
exo- = außen, nach außen
thermós = warm, heiß
Deshalb bedeutet exotherm wörtlich:
„Wärme nach außen“
Hier berechnet sich die freiwerdende Energie aus der Differenz der inneren Energie der Produkte zu den Edukten.
Beim Versuch „Temperaturverlauf beim Lösen einer Brausetablette“ wird folgende Tabelle protokolliert.
Tabelle 1: Messung der Wassertemperatur nach Zugabe einer Brausetablette
| Zeit (t) in Sekunden (s) | Temperatur (T) in °C |
| 0 | 21,1 |
| 20 | 20,5 |
| 40 | 20,2 |
| 60 | 20 |
| 80 | 19,6 |
| 100 | 19,2 |
| 120 | 18,9 |
| 140 | 18,6 |
| 160 | 18,4 |
| 180 | 18,1 |
| x-Wert | y-Wert |
Aufgabe: Zeichne ein vollständig beschriftetes Diagramm zu der Tabelle.
Anleitung Diagramm zeichnen
- Zeichne ein Koordinatensystem.
- Beschrifte die Achsen. Die x-Achse wird immer aus den Werten der linken Spalte aus der Tabelle entnommen und die Y-Achse führt die Werte der zweiten Spalte.
- Finde eine geeignete Achseneinteilung. Mann muss nicht bei dem Wert 0 starten.
- Füge die einzelnen Messpunkte ein. Ein Punkt in einem 2-dimensionalem Koordinatensystem hat je zwei Werte. Der x-Wert ist in der ersten Spalte zu finden und den y-Wert findest du in der zweiten Spalte.
- Verbinde alle Punkte miteinander.
Diagramm
Abbildung 2: Verlauf der Wassertemperatur beim Lösen einer Brausetablette
Aufgabe 2: Beschreibe das Diagramm schriftlich. Nutze die Hilfe dazu.
Aufgabe 3: Formuliere einen Je…, desto…-Satz aus deiner Zusammenfassung.
Die Umgebungstemperatur nimmt bei dem Versuch ab. Es handelt sich also nicht um eine exotherme Reaktion.
Kälte ist keine physikalische Größe. Sie ist die Abwesenheit von Wärme.
Das heißt, hier wird keine Reaktionsenergie frei. Es muss Wärme aus der Umgebung bei der Reaktion zugeführt werden. Dadurch wird das Wasser kalt.
Die folgende Abbildung zeigt dir diesen Zusammenhang in einem Energiediagramm.
Es handelt sich hierbei um eine endotherme Reaktion. Die Wärme aus der Umgebung wird bei der Reaktion aufgenommen.
endotherm
- kommt aus dem altgriechischen und bedeutet
- endo: nach Innen
- thermós: warm, heiß
Aufgabe 4: Nenne die Unterschiede beim Energieverlauf einer endothermen Reaktion zur einer exothermen Reaktion.
Beim Lösen der Brausetablettte findet die folgende endotherme Reaktion statt.
Reaktion: Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat reagieren unter Bildung von gasförmigen Kohlenstoffdioxid, Wasser und Natriumcitrat.
Aufgabe 5: Formuliere die Wortgleichung der Reaktion:
Hilfe: Die Anleitung zum formulieren der Wortgleichungen findest in diesem Link.