Chemische Experimente

Experiment des Monats
Juli 2003

Eine endotherme Reaktion

 Jahr der Chemie

Bei den meisten spontan ablaufenden Reaktionen wird Energie frei, die Reaktionen sind exotherm. Es gibt jedoch auch endotherme Reaktionen, die spontan ablaufen. Dabei kühlt sich das Reaktionsgemisch ab. In diesem Experiment können (ausgehend von Zimmertemperatur) Temperaturen bis -15°C erreicht werden. Steht der Kolben auf einem feuchten Karton, so friert dieser fest.

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Geräte und Chemikalien:
Bariumhydroxid Octahydrat, Ammoniumrhodanid oder Ammoniumnitrat
Erlenmeyerkolben, Bechergläser, Thermometer.

Durchführung:
4,5 g Ba(OH)2 · 8 H2O und 1,5 g NH4SCN (bzw. 1,6 g NH4NO3) als Festsubstanzen in einen trockenen Erlenmeyerkolben geben und durch Schütteln durchmischen. Das Gemisch kühlt sich ab, es entsteht dabei eine Lösung. Mit einem Thermometer kann der Temperaturverlauf verfolgt werden.

Erklärung:
Zwischen den Edukten läuft eine Säure-Base-Reaktion ab, Ammonium- und Hydroxid-Ionen reagieren miteinander:

Ba(OH)2 · 8 H2O + 2 NH4SCN --> Ba(SCN)2 + 2 NH3 ­ + 10 H2O

Triebkraft der Reaktion ist die große Entropie-Zunahme infolge der Entstehung des gasförmigen Ammoniaks und des freigesetzten Kristallwassers.
Gemäß der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung: DG = DH –T·DS kann eine ausreichende Entropie-Zunahme (DS >> 0) eine Enthalpie-Abnahme (DH > 0) kompensieren. Ist die freie Enthalpie DG < 0 kann die Reaktion spontan ablaufen.

Hinweis:
Eine ähnliche endotherme Reaktion kann auch mit Eisen(II)nitrat-Nonahydrat + Kristallsoda bzw. Ammoniumnitrat + Kristallsoda demonstriert werden. Auch das Lösen von Ammoniumnitrat in Wasser ist ein stark endothermer Prozeß (und wird in Sofort-Kältekompressen eingesetzt).

Gefahren: giftig ätzend
Bariumhydroxid ist giftig und ätzend.

Entsorgung:
Die Lösung kommt zum Schwermetall-Abfall.

Literatur & Links:
Erwin Graf: "Zum Energieaspekt bei chemischen Reaktionen"
   Naturwissenschaften im Unterricht - Chemie, 10 (1999), 288-291
Erwin Graf: "Chemischen Reaktionen auf der Spur" in:
   E. Rossa (Hrsg.): "Die Fundgrube für den Chemie-Unterricht", S. 21

Juni 2003: Permanganat-Fontaine

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Seite erstellt am: Montag, 30. Juni 2003, A. Schunk, CCC Univ. Erlangen.

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