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Chemische Energetik

Einführung

Die chemische Energetik befasst sich mit der quantitativen Erfassung der Energien, die bei Zustandsänderungen von physikalisch-chemischen Systemen aufgenommen oder abgegeben werden. Typische Beispiele sind die Folgenden.

  • Abkühlung eines Gases Zustandsänderung: Temperaturerniedrigung durch Abfuhr von Wärme, (verbunden mit einer Kompression, wenn der äußere Druck konstant ist)
  • Verdampfung einer Flüssigkeit Zustandsänderung: Übergang des Stoffes aus der flüssigen in die gasförmige Phase durch Zufuhr von Wärme bei konstantem Druck
  • Wärmetönung einer chemischen Reaktion Zustandsänderung: Umwandlung der Edukte in die Produkte der Reaktion. Allgegenwärtiges Beispiel: Die Verbrennung von Stoffen, z. B. von Kohle (C) mit Sauerstoff (O2) zum Kohlendioxid (CO2).

Für die Energetik chemischer Reaktionen wird häufig auch der Begriff Thermochemie verwendet. Sie beinhaltet die Messung und Diskussion von Reaktionswärmen.

Messung und Deutung der Verbrennungswärmen der Cycloalkane

Ein herausragendes Beipiel ist die Untersuchung der Verbrennungswärmen von Alkanen und Cycloalkanen von Sachse um 1890. Sie führten Sachse zur Postulierung der Sessel- und Wannenstruktur von Cyclohexan. Sein bahnbrechendes Ergebnis wurde allerdings von den Zeitgenossen nicht akzeptiert, da er die beiden Cyclohexan-Formen nicht als reine Stoffe isolieren konnte. Eine solche Trennung gelang erst Hückel 1925 für cis- und trans-Dekalin. Beide Formen entstehen bei der Hydrierung von Naphthalin und bestehen aus zwei gesättigten 6-Ringen, die zwei gemeinsame C-Atome besitzen. Heute ist das Postulat von Sachse Standardwissen der Chemie: Es liegt ein Gleichgewicht zwischen zwei Konformeren vor, die sich kontinuierlich schnell ineinander umwandeln.

Abb.1
Verbrennungsreaktion
Abb.2
Postulat von Sachse.
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