Energie-Zeit-Diagramm von chemischen Reaktionen

Wdh. chemische Reaktion: Bei einer chemischen Reaktion entstehen neue Stoffe mit neuen Stoffeigenschaften. Dabei wird Energie umgesetzt (Die Energie selbst ist kein Stoff). Eine chemische Reaktion, bei der Energie aufgenommen wird, bezeichnet man als endotherme Reaktion. Eine chemische Reaktion, bei der Energie freigesetzt wird, bezeichnet man als exotherme Reaktion. Wdh. chemische Energie: Alle Stoffe enthalten eine besondere Energieform, die chemische Energie. Der Energiegehalt einer Stoffportion hängt dabei von der Art des Stoffes oder Stoffgemisches ab. Bei endothermen Reaktionen ist in den Produkten mehr chemische Energie gespeichert, als in den Edukten. Bei exothermen Reaktionen ist in den Edukten mehr chemische Energie gespeichert, als in den Produkten. (Edukte: Ausgangsstoffe, Produkte: Endstoffe.)

Bild 1: Energie-Zeit-Diagramm

Die Veränderung der chemischen Energie in den Stoffen kann durch ein Energie-Zeit-Diagramm dargestellt werden. Dabei wird die Zeit auf der x-Achse und die in den Stoffen enthaltene chemische Energie auf der y-Achse aufgetragen. Je "höher" etwas ist, desto mehr chemische Energie ist darin enthalten.

Frage 1

Wird in dem Bild 1 der Verlauf einer exothermen oder einer endothermen Reaktion dargestellt?

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Du kannst im folgenden Graphen durch Verschiebung der Punkte Edukte, Produkte, B und C die Kurve beeinflussen. Aufgabe: Stelle die Kurve so ein, dass der Verlauf eines gegenteilige Reaktionstyps entsteht. (Wenn in Bild 1 eine exotherme Reaktion zugrunde liegt, wähle hier eine endotherme. Oder wenn in Bild 1 eine endotherme Reaktion zugrunde liegt, wähle hier eine exotherme).

Bild 2

Der Unterschied der chemischen Energie in den Edukten und in den Produkten wird Reaktionsenergie genannt.

Bild 3

Frage 2

Was passiert bei exothermen Reaktionen mit der freiwerdenden Energie?

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Frage 3

Eine Kerze muss erst angezündet werden, bevor sie von alleine weiter brennt. Hier und auch bei einigen anderen exothermen Reaktionen benötigt man zu Beginn etwas Energie um die Reaktion zum Laufen zu bringen. Wie wird diese Energie genannt?

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Aufgabe: Verschiebe in Bild 4 den Punkt B so, dass das Energie-Zeit-Diagramm zu der Reaktion der Kerzenflamme passt. Verschiebe anschließend den Punkt J so, dass am roten Pfeil erkennbar ist, wie viel zusätzliche Energie hinzugeführt werden muss.

Bild 4

Es gibt auch endotherme Reaktionen, bei denen mehr als die Reaktionsenergie hinzugegeben werden muss. Ein entsprechendes Energie-Zeit-Diagramm seht ihr in Bild 5.

Bild 5

Frage 4

Wir hatten uns zusätzlich auch mit dem Thema der Katalysatoren beschäftigt. Welchen Einfluss haben Katalysatoren auf die Reaktion (Bezogen auf die Energie)?

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Auftrag: Wie verändert sich das Diagramm aus Bild 5, wenn ein Katalysator verwendet wird? Verschiebe dafür in Bild 6 nur den Punkt C (und evtl. J).

Bild 5