Fachgebiet - Thermodynamik

Die differenzielle Reaktionsenthalpie ${\Delta }_{r}H$ ist ein partieller Differenzialquotient des totalen Differenzials der Zustandsfunktion $H=H(p,T,\xi )$. Dieser Differenzialquotient wird anschaulich als Summe der partiellen molaren Enthalpien der Edukte und Produkte dargestellt.

$${\Delta }_{r}H={\left(\frac{\partial H}{\partial \xi }\right)}_{p,T}={\displaystyle \sum _i{\nu }_i{H}_{part,i}}\begin{array}{l}{\Delta }_r=\frac{\partial }{\partial \xi }=\text{Differenzialopearator}\\ \xi =\text{Umsatzvariable}\\ p=\text{Druck}\\ T=\text{absolute Temperatur}\\ {\nu }_i=\text{stöchiometrische Zahl}\\ H_{part,i}=\text{partielle molare Enthalpie von Stoff i}\end{array}$$

Die Summe der partiellen molaren Enthalpien (partielle molare Größe) kann als Differenz geschrieben werden, da die stöchiometrischen Zahlen der Produkte positiv und die der Edukte negativ gezählt werden.

$${\displaystyle \sum _i{\nu }_i{H}_{part,i}}={\displaystyle \sum _i{(|{\nu }_i|H_{part,i})}_{\mathrm{Pr}o}}-{\displaystyle \sum _i{(|{\nu }_i|H_{part,i})}_{Edu}}$$

Wenn die Reaktionsmischung als ideal angesehen wird, können die partiellen molaren Enthalpien durch molare Enthalpien ersetzt werden.

Die integrale Reaktionsenthalpie $\Delta H$ kann durch Integration der differenziellen Reaktionsenthalpie erhalten werden.

$$\Delta H={\displaystyle \underset{{\xi }_1}{\overset{{\xi }_2}{\int }}{\Delta }_{r}H}d\xi =H({\xi }_2)-H({\xi }_1)\begin{array}{l}\Delta =\text{Symbol für eine Differenz}\end{array}$$

Häufig wird die integrale Reaktionsenthalpie $\Delta H$ als Differenz der molaren Enthalpien $H_{\mathrm{m,i}}$ der Ausgangsstoffe (Produkte) und Endstoffe (Edukte) einer chemischen Reaktion beschrieben.

$$\Delta H={\displaystyle \sum _i{(n_i{H}_{m,i})}_{\mathrm{Pr}o}}-{\displaystyle \sum _i{(n_i{H}_{m,i})}_{Edu}}$$

Wenn ideales Verhalten der Reaktionsmischung angenommen wird, können molare anstelle der partiellen Größen eingesetzt werden.

Die integrale Reaktionsenthalpie wird durch Messen der Wärmetönung einer Reaktion bestimmt. Reaktionen mit positiver Enthalpie werden endotherme Reaktionen genannt und Reaktionen mit negativer Enthalpie exotherme Reaktionen.

Bleibt der Druck während der Reaktion konstant, ist die integrale Reaktionsenthalpie gleich der zu- oder abgeführten Reaktionswärme $Q_p$.

$$\Delta H=\pm Q_p$$

Siehe auch: Reaktionsentropie