Warum kommen endotherme Reaktionen vor? + Beispiel

Es gibt zwei mögliche Gründe:

1. weil die Reaktion zu Produkten mit einem höheren Grad an Unordnung führt (z. B. flüssige <Lösungen <gasförmige Substanzen sind ungeordneter als Feststoffe) und / oder in solchen Fällen, in denen die Molzahl der Produkte höher ist als die Molzahl der Reaktanten (Beispiel): Zersetzungsreaktionen).

2. da das System offen ist, d. h. ein Produkt physikalisch und irreversibel von dem reagierenden System abgezogen wird (z. B. Formatieren von Präzipitaten, Komplexen, aufeinanderfolgenden Reaktionen, bei denen das Gleichgewicht nicht erreicht wird, wie in lebenden Systemen usw.)

Zu Punkt 1. ist es wichtig zu wissen, dass die Tendenz zur Bildung stabilster (energetisch) Systeme, wie sie bei exothermen Reaktionen, gemessen an einer negativen Enthalpievariation, auftreten, nicht die einzige Triebkraft für die Spontaneität chemischer Reaktionen ist. Eine weitere wichtige Triebkraft ist die Tendenz, mehr ungeordnete Systeme zu erzeugen, bei denen die Zunahme der Unordnung oder die zunehmende Wahrscheinlichkeit mit der Entropie-Variation multipliziert mit T (T = absolute Temperatur) gemessen wird. Bei spontan-endothermen Reaktionen überwiegt der Begriff Entropie gegenüber dem Begriff Enthalpie.

Dieser Umstand ist bei einigen üblichen physikalischen Umwandlungen leichter zu verstehen, beispielsweise durch Verdampfen in einer geschlossenen Flasche: Ein Tropfen Alkohol oder Äther verdampft spontan, selbst wenn die Verdampfung Energie abzieht (endotherm), da die Moleküle in der Dampfphase viel mehr Entropie aufweisen (Unordnung) der gleichen Moleküle in der flüssigen Phase.

Das Auflösen üblicher Salze in Wasser, wie KCl, ist oft ein spontaner und endothermer Prozess, da die Lösung viel ungeordneter ist als der Kristall und das separate Wasser, wodurch der Prozess angetrieben wird, obwohl die Hydratationsenergie (aus Ionen-Wasser-Bindungen) niedriger ist als die ionische Gitternergie (die Energie, die zum Trennen der Kristallionen verbraucht wird), wodurch der gesamte Prozess endotherm wird.

Über Punkt 2. Das Gleichgewichtsgesetz von Le Chatelier besagt, dass das System durch Abzug eines Produkts vom Gleichgewichtszustand eine neue Gleichgewichtsbedingung reproduziert. Dies bedeutet, dass neue Reaktanden umgewandelt werden, um das subtrahierte Produkt wiederherzustellen. Diese Wiederherstellung des Gleichgewichtszustands nach dem Ungleichgewicht erfolgt unabhängig vom exothermen oder endothermen Charakter der Reaktion. In einem offenen System, in dem eines der Produkte des Gleichgewichts kontinuierlich abläuft, wird die Reaktion also kontinuierlich fortgesetzt, bis einer der Reaktanten endet, selbst wenn die Reaktion endotherm ist und wenn der Entropie-Term nachteilig ist.

Manchmal werden die Gründe 1 und 2 kombiniert, wenn zum Beispiel die Reaktion in einem offenen Gefäß ein Gas erzeugt, wie bei dieser sehr berühmten und erstaunlichen Reaktion, bei der gasförmiges Ammoniak, eine flüssige Lösung und mehr Mol Produkte erzeugt werden:

Ich hoffe, dass Sie mit endothermen Reaktionen und Transformationen vertraut sind.