Endotherme vs. exotherme Reaktionen

Ein endothermisch Eine Reaktion tritt auf, wenn Energie aus der Umgebung in Form von Wärme absorbiert wird. Umgekehrt ein exotherm Reaktion ist eine, bei der Energie aus dem System in die Umgebung abgegeben wird. Die Begriffe werden in der Physik und Chemie allgemein verwendet.

Vergleichstabelle

Vergleich endothermer und exothermer Vergleichstabelle

Endothermisch	Exothermie
Einführung	Ein Prozess oder eine Reaktion, bei der das System Energie aus seiner Umgebung in Form von Wärme absorbiert.	Ein Prozess oder eine Reaktion, bei dem Energie aus dem System freigesetzt wird, üblicherweise in Form von Wärme.
Ergebnis	Energie wird aus der Umgebung in die Reaktion aufgenommen.	Energie wird aus dem System an die Umgebung abgegeben.
Form der Energie	Energie wird als Wärme aufgenommen.	Energie wird normalerweise als Wärme freigesetzt, kann aber auch Strom, Licht oder Schall sein.
Anwendung	Thermodynamik; Physik Chemie.	Thermodynamik; Physik Chemie.
Etymologie	Griechische Wörter endo (innen) und thermasi (heizen).	Griechische Wörter exo (außen) und thermasi (zu heizen).
Beispiele	Eis schmelzen, Photosynthese, Verdampfung, Kochen eines Eies, Aufteilen eines Gasmoleküls.	Explosionen, Eisbildung, Rosten von Eisen, Betonsetzung, chemische Verbindungen, Kernspaltung und Fusion.

Inhalt: Endotherme vs. exotherme Reaktionen

• 1 Definition
  • 1.1 Was ist eine endotherme Reaktion??
  • 1.2 Was ist eine exotherme Reaktion??
• 2 Exotherme vs. endotherme Prozesse in der Physik
• 3 In der Chemie
• 4 Alltagsbeispiele
• 5 Referenzen

Definition

Was ist eine endotherme Reaktion??

Eine endotherme Reaktion oder ein Prozess findet statt, wenn das System Wärmeenergie aus der Umgebung absorbiert.

Was ist eine exotherme Reaktion??

Bei einer exothermen Reaktion oder einem Prozess wird Energie an die Umgebung abgegeben, meist in Form von Wärme, aber auch durch Elektrizität, Schall oder Licht.

Exotherme vs. endotherme Prozesse in der Physik

Die Klassifizierung einer körperlichen Reaktion oder eines Prozesses als exotherm oder endotherm kann oft nicht intuitiv sein. Die Herstellung eines Eiswürfels ist die gleiche Art von Reaktion wie eine brennende Kerze - beide haben dieselbe Art von Reaktion: exotherm. Bei der Entscheidung, ob eine Reaktion endotherm oder exotherm ist, ist es wichtig, das Reaktionssystem von der Umgebung zu trennen. Was zählt, ist die Änderung der Temperatur des Systems, nicht wie heiß oder kalt das System im Allgemeinen ist. Wenn das System abkühlt, bedeutet dies, dass Wärme freigesetzt wird und die Reaktion eine exotherme Reaktion ist.

Das obige Brandbeispiel ist intuitiv, da eindeutig Energie in die Umwelt abgegeben wird. Die Herstellung von Eis mag jedoch wie das Gegenteil erscheinen, aber Wasser, das in einem Gefrierschrank sitzt, setzt auch Energie frei, da der Gefrierschrank die Wärme entzieht und sie auf der Rückseite des Geräts ausstößt. Das zu betrachtende Reaktionssystem ist nur das Wasser, und wenn Wasser abkühlt, muss es in einem exothermen Prozess Energie freisetzen. Schwitzen (Verdampfen) ist eine endotherme Reaktion. Nasse Haut fühlt sich in einer Brise kühl an, da das Wasser verdunstet absorbiert Wärme aus der Umgebung (Haut und Atmosphäre).

In Chemie

In der Chemie berücksichtigen Endothermie und Exothermie nur die Änderung der Enthalpie (ein Maß für die Gesamtenergie des Systems); Eine vollständige Analyse fügt der Gleichung für Entropie und Temperatur einen zusätzlichen Ausdruck hinzu.

Wenn sich chemische Bindungen bilden, wird Wärme in einer exothermen Reaktion freigesetzt. In den reagierenden Elektronen geht kinetische Energie verloren, wodurch Energie in Form von Licht freigesetzt wird. Dieses Licht ist in der Energie gleich der Stabilisierungsenergie, die für die chemische Reaktion benötigt wird (die Bindungsenergie). Das freigesetzte Licht kann von anderen Molekülen absorbiert werden, was zu molekularen Vibrationen oder Rotationen führt, woraus sich das klassische Verständnis von Wärme ergibt. Die für die Reaktion erforderliche Energie ist geringer als die gesamte freigesetzte Energie.

Wenn chemische Bindungen aufbrechen, ist die Reaktion immer endotherm. Bei endothermen chemischen Reaktionen wird Energie absorbiert (von außerhalb der Reaktion abgezogen), um ein Elektron in einen höheren Energiezustand zu versetzen, wodurch sich das Elektron mit einem anderen Atom verbinden kann, um einen anderen chemischen Komplex zu bilden. Der Energieverlust aus der Lösung (der Umgebung) wird durch Reaktion in Form von Wärme absorbiert.

Die Aufspaltung eines Atoms (Spaltung) sollte jedoch nicht mit dem "Bruch einer Bindung" verwechselt werden. Kernspaltung und Kernfusion sind beide exotherme Reaktionen.

Alltägliche Beispiele

Endotherme und exotherme Reaktionen treten häufig in alltäglichen Phänomenen auf.

Beispiele für endotherme Reaktionen:

• Photosynthese: Wenn ein Baum wächst, nimmt er Energie aus der Umgebung auf, um CO2 und H2O zu zersetzen.
• Verdunstung: Schwitzen kühlt eine Person ab, da Wasser Wärme entzieht und in Gasform übergeht.
• Ein Ei kochen: Energie wird aus der Pfanne aufgenommen, um das Ei zu kochen.

Beispiele für exotherme Reaktionen:

• Regenbildung: Durch die Kondensation von Wasserdampf zu Regen wird Wärme abgegeben.
• Beton: Wenn Wasser zu Beton hinzugefügt wird, setzen chemische Reaktionen Wärme frei.
• Verbrennung: Wenn etwas brennt, egal wie klein oder groß, ist es immer eine exotherme Reaktion.

Verweise

• Endotherme und exotherme Prozesse - Mr. Kents Chemie Seite
• Was sind Beispiele für exotherme und endotherme Prozesse?? - Allgemeine Chemie Online
• Wikipedia: Endothermie
• Wikipedia: Exothermie
• Wikipedia: Enthalpie