Die Bildungsenthalpie

Die Definition

Die Bildungsenthalpie ist eine Ableitung von der so genannten Enthalpie, der Reaktionswärme eines chemischen Systems.

Diese letztgenannte beschreibt die Änderung der inneren Energie eines stofflichen Systems bei Stoffumwandlungsprozessen, indem sie die Wärmemenge angibt, die bei konstantem Druck =isobar=isobar von dem genannten System aufgenommen oder abgegeben wird.

Die Enthalpie eines Stoffes oder stofflichen Systems ist die Summe aus der inneren Energie U und dem Produkt aus dem Druck p und dem Volumen V des Stoffes oder des Systems.

chemische Formeln

H = U + p*V

Da die Energie nicht als absoluter Betrag festzulegen ist, wird die Energieänderung ΔUΔU und demzufolge die Enthalpieänderung der Reaktion ΔHΔH bestimmt:

ΔH = ΔU + p*V Umstellen nach ΔU über die Rechenschritte−(ΔU und -ΔHΔH)

ΔU = -ΔH + p*V | * −1−1
ΔU = ΔH – p*V

Da wir eine isobare Prozessführung betrachten, d.h. der Druck sich nicht ändert, beträgt p = 0.
Demzufolge gilt, dass die Reaktionswärme ΔH gleich der Reaktionsenthalpie ΔU ist. ΔH=ΔU
Daraus resultiert, dass die Reaktionsenthalpie als Wärmeänderung des stofflichen Systems bei gleich bleibendem Druck aufzufassen ist und daher mit Hilfe von Temperaturmessgeräten messbar ist.
Ein negatives Vorzeichen bedeutet, dass es sich um eine exotherme Reaktion, d.h. um Wärmeabgabe, handelt. Ein positives Vorzeichen lässt auf eine endotherme Reaktion, die unter Wärmeaufnahme abläuft, schließen.
Die Einheit der Reaktionsenthalpie ist Kilojoule pro Mol kJ/molk.

Das Verständnis der Enthalpie ist grundlegend für das Verstehen der Bildungsenthalpie.

Nun zur Bildungsenthalpie:

Diese Größe wurde eingeführt, um eine bessere Tabellierung von Stoffen bezüglich ihrer energetischen Voraussetzungen zu ermöglichen, da bei der Enthalpie immer die zugehörige Reaktionsgleichung vonnöten wäre.
Die Bildungsenthalpie gibt die Enthalpieänderung eines stofflichen Systems bei der Bildung eines definierten chemischen Stoffes an.

Dabei ist folgendes zu beachten:

• Auf der rechten Seite der Reaktionsgleichung steht nur der zu bildende Stoff Produkt mit der Stöchiometriezahl 1;
• Auf der linken Seite der Reaktionsgleichung stehen als Ausgangsstoffe Edukte nur die Elemente, aus denen der zu bildende Stoff besteht, in der unter den Reaktionsbedingungen stabilen Form.

Da unter diesen Voraussetzungen nur ein mol des Produktes entsteht, spricht man auch von der molaren Bildungsenthalpie. Diese lässt sich logischerweise besser tabellieren, als die von der Reaktionsgleichung abhängige Reaktionsenthalpie.

Beispiel an der Bildungsreaktion von Wasser:

Ein Wasserstoffmolekül und ein “halbes” in der Gleichung schreibt man 1/2 Sauerstoffmolekül reagieren zu einem Wassermolekül.
Die Reaktionsenthalpie dieser Bildungsreaktion beträgt unter Standardbedingungen -286 kJ/mol, d.h. die Bildung verläuft exotherm unter Wärme abgabe .
Mithilfe dieser Größe lässen sich also ohne Weiteres der energetische Aufwand der Herstellung definierter Chemikalien bestimmen und somit beispielsweise chemische Verfahren auf ihre ökonomische Brauchbarkeit untersuchen. Dazu sind selbstverständlich noch weitere Größen notwendig,wiez.B.die Entropieu.

Es werden außerdem die molare Standardbildungsenthalpie und die molare Verbrennungsenthalpie betrachtet. Erstgenannte beschreibt die Bildungsenthalpie unter so genannten Standardbedingungen, das heißt p DruckDruck = 1,013 bar enstprechen 101, 3h Pa T- Temperatur= 298K entsprechen 25° C.
Die molare Verbrennungsenthalpie wird oft für organische Verbindungen angegeben.