Hess’scher Wärmesatz

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Born-Haber-Kreisprozess für Kohlenstoffdioxid.

Der Hess'sche Wärmesatz (auch Satz von Hess) dient der Berechnung von Enthalpie­änderungen bei chemischen Reaktionen. Er wurde 1840 von Germain Henri Hess aufgestellt.

In vielen Fällen können Produkte einer chemischen Reaktion auf verschiedenen Wegen entstehen. Der Reaktionsweg hat dabei nach dem Energieerhaltungssatz keinen Einfluss auf die Energie, die bei einer Reaktion aufgenommen oder abgegeben wird. Nach dem Hess'schen Wärmesatz gilt dasselbe für die Enthalpie einer chemischen Reaktion.

Aussage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Enthalpieänderung \Delta H eines Gesamtprozesses ist die Summe der Enthalpieänderungen der einzelnen Prozessschritte. Unter Annahme von Standardbedingungen ist die Standardreaktionsenthalpie eines Stoffes die Differenz aus der Standardbildungsenthalpie der Produkte minus der Standardbildungsenthalpie der Edukte:

\Delta H^0_{R} = \underbrace{\sum \Delta H_f^0}_\text{Produkte} - \underbrace{\sum \Delta H_f^0}_\text{Edukte (Reaktanten)}

Daraus folgt, dass die Reaktionsenthalpie nicht vom Reaktionsweg, sondern nur vom Anfangs- und vom Endzustand des Systems abhängt.

Erweiterungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Man kann den Hess'schen Satz auf die Gibbs-Energie erweitern:

\Delta G^0_R = \underbrace{\sum \Delta G_f^0}_\text{Produkte} - \underbrace{\sum \Delta G_f^0}_\text{Edukte (Reaktanten)}

Des Weiteren ist auch die Entropieänderung mit dem Hess'schen Satz berechenbar. Man beachte, dass Entropie die Einheit Joule pro Kelvin besitzt und eine absolute Größe ist (kein Delta in der Summe!):

\Delta S^0_R = \underbrace{\sum S_R^0}_\text{Produkte} -\underbrace{\sum S_R^0}_\text{Edukte (Reaktanten)}

Beispiel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Graphit kann direkt zu Kohlenstoffdioxid verbrannt werden (1) oder indirekt über die Zwischenstufe Kohlenstoffmonoxid (2), (3):


\begin{matrix}
(1) \; & \mathrm{C(Graphit)} & + & \mathrm{O_2(g)} & \rightarrow & \mathrm{CO_2(g)} & \; \; \Delta_R H_1 = -393\,\mathrm{kJ \cdot mol^{-1}}\;\; \\
\\
(2) \; & \mathrm{C(Graphit)} & + & \frac{1}{2} \mathrm{O_2(g)} & \rightarrow & \mathrm{CO(g)} & \; \; \Delta_R H_2 = -111\,\mathrm{kJ \cdot mol^{-1}} \\
\\
(3)
& \mathrm{CO(g)} & + & \frac{1}{2} \mathrm{O_2(g)} & \rightarrow & \mathrm{CO_2(g)} & \; \; \Delta_R H_3 = -282\,\mathrm{kJ \cdot mol^{-1}}
\end{matrix}

Die Gesamtreaktionsenthalpie \Delta_R H ist in beiden Fällen gleich:

\begin{align}
\Delta_R H_1 & = \Delta_R H_{2} + \Delta_R H_{3}\\
             & = -111\,\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} + (-282\,\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}) = -393\,\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}
\end{align}

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Chemie heute Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, 1998, ISBN 3-507-10630-2
  • Silberberg, Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Fourth Edition, Mc Graw Hill, 2006, ISBN 0-07-111658-3

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Hess cycles – Sammlung von Bildern, Videos und AudiodateienVorlage:Commonscat/Wartung/P 2 fehlt, P 1 ungleich Lemma