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91.1.46.163 (Diskussion) (Die Trennung von Anionen und Kationen ist keine Zerstörung einer Verbindung in der beschriebenen Art und Weise, sondern der Bruch von Bindungen.) |
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Die '''Lösungsenthalpie''' oder '''Lösungswärme''' ist die Änderung der [[Enthalpie]] beim [[Lösung (Chemie)|Auflösen]] eines Stoffes in einem [[Lösungsmittel]]. Die Enthalpie ist – wenn man von Volumenänderungen, also mechanischer Arbeit gegen den [[Luftdruck]] absieht – gleich der [[Energie]].<ref name="Charles E. Mortimer, Ulrich Müller">{{Literatur| Autor=Charles E. Mortimer, Ulrich Müller | Titel=Chemie das Basiswissen der Chemie ; 126 Tabellen | Verlag=Georg Thieme Verlag | ISBN=978-3-13-484309-5 | Jahr=2007 | Online={{Google Buch | BuchID=kf_lFH8Le6QC | Seite=205 }} | Seiten=205ff }}</ref> | |||
Die '''Lösungsenthalpie''' oder '''Lösungswärme | |||
Die Lösungsenthalpie kann: | Die Lösungsenthalpie kann:<ref name="Charles E. Mortimer, Ulrich Müller" /> | ||
* negativ sein, d. h. die Lösung wird wärmer: Der Lösungsvorgang ist exotherm, Energie wird frei (z. B. beim Lösen von [[Natriumhydroxid]] in [[Wasser]]). In diesem Fall sinkt die Löslichkeit beim Erhitzen; | * negativ sein, d. h. die Lösung wird wärmer: Der Lösungsvorgang ist exotherm, Energie wird frei (z. B. beim Lösen von [[Natriumhydroxid]] in [[Wasser]]). In diesem Fall sinkt die Löslichkeit beim Erhitzen; | ||
* nahezu null sein, d. h. die Temperatur bleibt gleich (z. B. [[Natriumchlorid]] in Wasser). In diesem Fall ist die Löslichkeit nahezu unabhängig von der Temperatur; | * nahezu null sein, d. h. die Temperatur bleibt gleich (z. B. [[Natriumchlorid]] in Wasser). In diesem Fall ist die Löslichkeit nahezu unabhängig von der Temperatur; | ||
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Die Lösungsenthalpie setzt sich (hier am Beispiel eines Salzes) zusammen aus: | Die Lösungsenthalpie setzt sich (hier am Beispiel eines Salzes) zusammen aus: | ||
* der [[Gitterenergie]] des zu lösenden Stoffes | * der [[Gitterenergie]] des zu lösenden Stoffes<ref name="Charles E. Mortimer, Ulrich Müller" /> | ||
* der [[Bindungsenergie]] des Lösungsmittels | * der [[Bindungsenergie]] des Lösungsmittels (z. B. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen) | ||
* der [[Solvatationsenergie]], d. h. der Energie, die bei der Anlagerung von Lösungsmittelteilchen an die Teilchen des aufgelösten Stoffs frei wird | * der [[Solvatationsenergie]], d. h. der Energie, die bei der Anlagerung von Lösungsmittelteilchen an die Teilchen des aufgelösten Stoffs frei wird<ref name="G. Jander, H. Spandau">{{Literatur| Autor=G. Jander, H. Spandau | Titel=Kurzes Lehrbuch der anorganischen und allgemeinen Chemie | Verlag=Springer-Verlag | ISBN=978-3-642-71367-5 | Jahr=2013 | Online={{Google Buch | BuchID=U46fBgAAQBAJ | Seite=109 }} | Seiten=109 }}</ref> | ||
Die [[Löslichkeit]] eines Stoffes in einem Lösungsmittel wird neben der Lösungsenthalpie auch von der [[Lösungsentropie]] bestimmt. | Die [[Löslichkeit]] eines Stoffes in einem Lösungsmittel wird neben der Lösungsenthalpie auch von der [[Lösungsentropie]] bestimmt.<ref name="Charles E. Mortimer, Ulrich Müller" /> | ||
== Beispiel für einen Lehrversuch == | == Beispiel für einen Lehrversuch == | ||
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:Die Temperatur im ersten Reagenzglas sinkt, der Lösungsvorgang ist endotherm. | :Die Temperatur im ersten Reagenzglas sinkt, der Lösungsvorgang ist endotherm. | ||
:Die Temperatur im zweiten Reagenzglas bleibt etwa gleich, exotherme und endotherme Anteile sind ungefähr gleich groß | :Die Temperatur im zweiten Reagenzglas bleibt etwa gleich, exotherme und endotherme Anteile sind ungefähr gleich groß (tatsächlich ist der Vorgang geringfügig endotherm). | ||
:Die Temperatur im dritten Reagenzglas steigt, der Lösungsvorgang ist exotherm. | :Die Temperatur im dritten Reagenzglas steigt, der Lösungsvorgang ist exotherm. | ||
Wenn man sich die endotherme und die exotherme Reaktion bei diesem Versuch genauer anschaut, kann man erkennen, dass in diesem Fall die endotherme Reaktion | Wenn man sich die endotherme und die exotherme Reaktion bei diesem Versuch genauer anschaut, kann man erkennen, dass in diesem Fall die endotherme Reaktion den Bruch der Bindungen zwischen den [[Anion]]en (negativ geladen) und den [[Kationen]] (positiv geladen) bedeutet. Im ersten Schritt werden also die ionischen Bindungen gebrochen, das heißt, die sich anziehenden Teilchen voneinander getrennt. Energetisch gesehen ist dieser Vorgang endotherm, da gegen die Anziehungskräfte der Teilchen gearbeitet wird.<ref name="Claus Czeslik, Heiko Seemann, Roland Winter">{{Literatur| Autor=Claus Czeslik, Heiko Seemann, Roland Winter | Titel=Basiswissen Physikalische Chemie | Verlag=Springer-Verlag | ISBN=978-3-8348-0937-7 | Jahr=2010 | Online={{Google Buch | BuchID=3yBQoRRRw8UC | Seite=233 }} | Seiten=233 }}</ref> | ||
Der zweite der beiden Teilvorgänge ist die [[Hydratation]]. Dabei lagern sich die polaren Wassermoleküle ([[Dipol]] | Der zweite der beiden Teilvorgänge ist die [[Hydratation]]. Dabei lagern sich die polaren Wassermoleküle ([[Dipol (Physik)|Dipole]]) an die "noch freien" Anionen und Kationen an. Energetisch gesehen ist dieser Vorgang [[Exotherme Reaktion|exotherm]], da die Teilchen sich aufgrund ihrer Ladung freiwillig anziehen.<ref name="Jan Hoinkis">{{Literatur| Autor=Jan Hoinkis | Titel=Chemie für Ingenieure | Verlag=John Wiley & Sons | ISBN=978-3-527-68456-4 | Jahr=2015 | Online={{Google Buch | BuchID=aCoxCgAAQBAJ | Seite=66 }} | Seiten=66 }}</ref> | ||
Aus all diesen Vorgängen und Reaktionen setzt sich die Lösungswärme zusammen. | Aus all diesen Vorgängen und Reaktionen setzt sich die Lösungswärme zusammen. | ||
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== Weblinks == | == Weblinks == | ||
* {{Webarchiv |url=http://www.eqi.ethz.ch/fmi/xsl/eqi/eqi_property_details_de.xsl?node_id=1130 |wayback=20160304050600 |text=Verzeichnis von Nachschlagewerken und Datenbanken mit Lösungsenthalpien}} | |||
== Einzelnachweise == | |||
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[[Kategorie:Thermodynamik|Losungsenthalpie]] | [[Kategorie:Thermodynamik|Losungsenthalpie]] | ||
Die Lösungsenthalpie oder Lösungswärme ist die Änderung der Enthalpie beim Auflösen eines Stoffes in einem Lösungsmittel. Die Enthalpie ist – wenn man von Volumenänderungen, also mechanischer Arbeit gegen den Luftdruck absieht – gleich der Energie.[1]
Die Lösungsenthalpie kann:[1]
Die Lösungsenthalpie setzt sich (hier am Beispiel eines Salzes) zusammen aus:
Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel wird neben der Lösungsenthalpie auch von der Lösungsentropie bestimmt.[1]
In drei mit gleich temperiertem Wasser gefüllten Reagenzgläsern werden folgende Chemikalien gelöst:
Folgende Temperaturveränderungen sind in den Reagenzgläsern zu beobachten:
Wenn man sich die endotherme und die exotherme Reaktion bei diesem Versuch genauer anschaut, kann man erkennen, dass in diesem Fall die endotherme Reaktion den Bruch der Bindungen zwischen den Anionen (negativ geladen) und den Kationen (positiv geladen) bedeutet. Im ersten Schritt werden also die ionischen Bindungen gebrochen, das heißt, die sich anziehenden Teilchen voneinander getrennt. Energetisch gesehen ist dieser Vorgang endotherm, da gegen die Anziehungskräfte der Teilchen gearbeitet wird.[3]
Der zweite der beiden Teilvorgänge ist die Hydratation. Dabei lagern sich die polaren Wassermoleküle (Dipole) an die "noch freien" Anionen und Kationen an. Energetisch gesehen ist dieser Vorgang exotherm, da die Teilchen sich aufgrund ihrer Ladung freiwillig anziehen.[4] Aus all diesen Vorgängen und Reaktionen setzt sich die Lösungswärme zusammen.