Die Verbrennung - chemische Reaktion Materialteil M 1 Basiswissen - chemische Reaktion

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4. UE – DL – chemische Reaktion – endo- /exotherme Reaktionen

8. Klasse – Faszination – Feuer,

Schall und Rauch

Name:

Klasse:

Datum:

AB 4

Speicherort: AB 4 – CH 04 – 01 – 08 – chem. Rkt. Oxidation

Quellen:Fokus Chemie 7/8, Cornelsen, Berlin, 2016; https://cdn.pixabay.com/photo/2017/06/27/19/00/match-2448456_960_720.jpg;

Verfasser/Lehrkraft: M. Kowalczyk

Die Verbrennung - chemische Reaktion Materialteil M 1 Basiswissen - chemische Reaktion

In den letzten Materialien und Aufgaben hast du dich mit der Entstehung und Löschung von Bränden, mit der Stoffumwandlung und der damit einhergehenden Umgruppierung von Teilchen beschäftigt, als Teilgebiete der chemischen Reaktion. Ein weiteres Teilgebiet der chemischen Reaktion, mit dem wir uns schon beschäftigt haben (AB 2), ist die Energieumwandlung, mit der wir uns nun intensiver beschäftigen möchten.

Exotherme und endotherme Reaktionen

Auch wenn dieses Jahr zu Silvester das Raketensteigen oder Böller entzünden eingeschränkt wurde, wisst ihr trotzdem, dass man beim Entzünden der Lunte vorsichtig sein muss und sich zügig von den Feuerwerkskörpern entfernen muss, da die Lunte von allein weiterbrennt und Energie in Form von Wärme frei wird. Reaktionen bei der Energie in Form von Wärme frei wird, nennt man exotherme Reaktionen (griech. exo: außen, thermos:

warm). Reaktionen bei denen ständig Energie benötigt wird, heißen endotherme Reaktionen (griech. endo: innen,

innerhalb, thermos: warm). In Kraftwerken machen wir uns vor allem die exothermen Reaktionen von Stoffen zunutze, bei denen Energien in Form von Wärme (thermische Energie) und Bewegung (mechanische Energie) frei werden. Verbrennt man energiereiche Stoffe, wie Holz, Kohle, Erdöl oder Erdgas, wird dabei Energie in Form von Wärme (heißer Wasserdampf) und mechanische Energie frei. Die mechanische Energie ist die Bewegungsenergie, d.h. wie schnell sich ein Teilchen (Molekül oder Atom) bewegen kann. Stoffe mit hoher Temperatur (Moleküle und Atome) bewegen sich schneller als Stoffe mit niedriger Temperatur. Die Energien können wir letztlich über Turbinen und Generatoren in elektrische Energie umwandeln und damit unser Handy laden, das Licht einschalten oder Fernsehen.

Aktivierungsenergie

Bei der Reaktion von Kupfer und Schwefel wird eine gewisse Energiemenge zum Start der Reaktion (Aktivierung) benötigt, diese Energie wird Aktivierungsenergie genannt. Bei vielen Reaktionen werden daher die Stoffe für die Reaktion mit dem Bunsenbrenner erhitzt.

Exotherme Reaktion

Nachdem die Reaktion gestartet wurde, wird keine Zuführung von Energie mehr benötigt, im Gegenteil, es wird sogar Energie in Form von Wärme frei. Dabei ist es so, dass die Ausgangsstoffe selbst chemische Energie besitzen und bei der Reaktion ein Teil der chemischen Energie in Wärmeenergie (thermische Energie) umgewandelt und freigesetzt wird. Die Reaktionsprodukte besitzen also nach der Reaktion weniger chemische Energie als vor der Reaktion. Bei dem oben erwähnten Feuerwerk wird die Energie nicht nur in Form von Wärme, sondern auch in Form von Licht frei. Diese Arten der Reaktionen werden exotherme Reaktionen genannt. Die freiwerdende Energie wird Reaktionswärme (∆HR) genannt. Die Reaktionswärme (∆HR) ist bei exothermen Reaktionen ∆HR < 0.

Endotherme Reaktion

Eine Reaktion, bei der ständig Energie benötigt wird, damit die Reaktion nach Aktivierung weiter läuft, wird endotherme Reaktion genannt. Hierbei reicht die chemische Energie der Stoffe für die Reaktion nicht aus und es wird weitere Energie aus der Umgebung, z.B. in Form von Wärme (thermische Energie) oder Licht für das Fortlaufen der Reaktion benötigt. Die Stoffe nehmen diese Energie auf und die Reaktionsprodukte besitzen nach der Reaktion mehr chemische Energie als die Ausgangsstoffe. Die aufgenommene Energie wird Reaktionswärme (∆HR) genannt.

Die Reaktionswärme (∆HR) ist bei endothermen Reaktionen ∆HR > 0.

Merke: Exotherme Reaktionen sind Reaktionen, bei denen die chemische Energie in Stoffen teilweise oder vollständig in andere Energieformen, wie Wärmeenergie, Bewegungsenergie oder Energie in Form von Licht umgewandelt und an die Umgebung freigegeben wird. Endotherme Reaktionen sind Reaktionen, bei denen Energie aus der Umgebung aufgenommen (Lichtenergie, Wärmeenergie, etc.) und in chemische Energie umgewandelt wird und die Reaktionsprodukte nach der Reaktion mehr chemische Energie besitzen als die Ausgangsstoffe.

Abb.2: Aktivierung durch Reibung Abb.1: Umwandlungen von freiwerdenden Energien bei der Verbrennung von Erdgas, als exotherme Reaktion

Abb.3: exotherme Reaktion

Abb.4: endotherme Reaktion

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4. UE – DL – chemische Reaktion – endo- /exotherme Reaktionen

8. Klasse – Faszination – Feuer,

Schall und Rauch

Name:

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Datum:

AB 4

Aufgaben:

1. Entscheide bei den nachfolgenden Reaktionen, ob es sich um eine endotherme oder exotherme Reaktion handelt!

Zeichne die jeweiligen Energiediagramme, wie aus Abbildung 3 und 4, wobei du für die Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte, die jeweiligen Stoffe aus deinen Reaktionen einsetzt und gib ebenfalls die Energieformen, die aufgenommen oder abgegeben werden an (mechanische Energie, Lichtenergie, Wärmeenergie).

Beispiel: Stoff A + Stoff B → Stoff C + Licht

Reaktion 1: Natriumhydroxid + Wasser → Natriumhydroxidlösung

Reaktion 2: Ammoniumchlorid + Wasser → Ammoniumchloridlösung

Beispiel Reaktion 1 Reaktion 2

endotherme oder exotherme Reaktion

exotherme Reaktion (da Energie in Form von Licht frei wird)

Energiediagramm

2. Entscheide bei den nachfolgenden Reaktionen, ob es sich um eine endotherme oder exotherme Reaktion handelt und begründe deine Entscheidung!

Reaktion 3: Eisen + Schwefel → Eisensulfid ∆HR < 0

Reaktion 4: Kohlenstoff + Wasser → Kohlenstoffmonooxid + Wasserstoff ∆HR > 0

Reaktion 3 Reaktion 4

Endotherme oder exotherme Reaktion Begründung

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3. Suche dir zwei Reaktionen aus dem Alltag, nenne diese und gib an, ob es sich dabei um eine exotherme oder endotherme Reaktion handelt und begründe deine Entscheidung!

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Reaktion 2 Reaktion 1

Chemische Energie von Stoff A

und B chemische

Energie von Stoff C Licht-

energie

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4. UE – DL – chemische Reaktion – endo- /exotherme Reaktionen

8. Klasse – Faszination – Feuer,

Schall und Rauch

Name:

Klasse:

Datum:

AB 4

4. „Nicht jede Energieumwandlung ist eine chemische Reaktion.“ Nimm dazu Stellung und beziehe zur Hilfe Abb. 1 in deine Aussagen mit ein!

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5. Nenne Formen der Aktivierung für chemische Reaktionen und gib die Form der Aktivierung bei Knallerbsen an!

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