Kalorimetrische Bestimmung molarer Reaktionsenthalpien - Einführung in die Kalorimetrie
Chemie - echt fetzig
https://www.youtube.com/watch?v=KLZ9gf8gG0c

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 liebe Schülerinnen und Schüler herzlich willkommen zu einer neuen Ausgabe von Chemie echt fetzig in diesem Video geht
0:09 es um die kalorimetrische Bestimmung molarer reaktionsenthalpien ob in der Thermodynamik bei der Energiebilanz oder
0:16 sogar in der Ernährungswissenschaft die Kalorimetrie spielt eine vielseitige Rolle die Kalorimetrie ist eine
0:22 experimentelle Methode zur Bestimmung von reaktionwärmen hier findet also die
0:28 Messung der Wärmemenge statt die bei chemischen Reaktionen vom System an seine Umgebung abgegeben oder vom System
0:35 aus der Umgebung aufgenommen wird um die Reaktionswärme kalorimetrisch bestimmen zu können muss eine chemische Reaktion
0:42 drei Voraussetzungen erfüllen die chemische Reaktion muss schnell verlaufen sie muss weitgehend
0:48 vollständig ablaufen und eine ausreichend große Reaktionswärme haben sind diese Bedingungen erfüllt kann ich
0:55 kalorimetrische Bestimmungen vornehmen im Mittelpunkt der Experiment Ermittlung der reaktionswärmen steht bei der
1:02 Kalorimetrie das Kalorimeter die Reaktionswärme wird im Kalorimeter auf eine wasserportion übertragen diese
1:09 wiederum stellt eine begrenzte Umgebung dar ein Kalorimeter ist ein Gefäß das gegen den Wärmeaustausch mit der
1:16 Umgebung isoliert ist der Wärmeaustausch mit der begrenzten Umgebung also der wasserportion ist möglich im sogenannten
1:24 bombenkalorimeter einem abgedichteten Stahlbehälter bleibt das Volumen des Systems während der der Reaktion
1:30 konstant die Reaktionswärme entspricht der Reaktionsenergie hingegen entspricht die Reaktionswärme in einer offenen
1:38 Apparatur der Reaktionsenthalpie in der schulchemie verwendet man oftmals sogenannte lowcost
1:45 corimeter also selbstgebaute Kalorimeter die nicht viel kosten und einfach aufzubauen sind die Isolation eines
1:52 Kalorimeters ist nie perfekt sodass ich bedenken muss dass es während der Reaktion zum Wärmeaustausch zwischen dem
1:59 Kalorimeter und der Umgebung kommt das hier dargestellte Kalorimeter besteht aus zwei Pappbechern die ineinander
2:06 gestellt sind in dem oberen befindet sich ein Thermometer das man durch das Loch des Deckels stecken kann es eignet
2:14 sich wenn beim bestimm der Reaktionswärme mindestens ein Reaktionspartner als wässrige Lösung
2:20 vorliegt weil die chemische Reaktion direkt im Gefäß durchgeführt werden kann zu beachten ist dabei nur dass die
2:26 Reaktionspartner dieselbe Starttemperatur haben eine andere Möglichkeit ein einfaches Kalorimeter zu
2:32 bauen ist dass man auch ein Reaktionsgefäß z.B ein kleines Becherglas nehmen könnte ind dem die
2:38 Reaktion ablaufen soll dieses Reaktionsgefäß stellt man in ein Wasserbad das Grundprinzip der
2:44 Kalorimetrie basiert auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden
2:50 sondern nur von einer Form in eine andere Form umgeandelt werden in einem Kalorimeter wird die von der chemischen
2:57 Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Wärmeenergie genutzt um die Temperatur eines Mediums meist Wasser zu ändern
3:04 diese Temperaturänderung wird gemessen um die Wärmemenge zu berechnen wie du bereits aus meinem Video über die
3:10 Änderung der inneren Energie eines Systems weißt kann man den Absolutwert der inneren Energie eines Systems nicht
3:17 experimentell bestimmen messbar ist allerdings die Änderung der inneren Energie stellen wir uns also vor dass
3:24 eine exotherme Reaktion abläuft dabei wird die frei werdende Wärme aners Wasser im Kalorimeter übertragen die
3:32 reaktionsproduktteilchen des Systems haben eine geringere innere Energie als die ausgangsstoffteilchen der Grund
3:38 liegt vor allem in der abgegebenen Wärmemenge die vom Wasser im Kalorimeter aufgenommene Reaktionswärme ist
3:45 proportional zur Temperaturdifferenz die Temperaturdifferenz ermittelt man indem man die ermittelte Anfangstemperatur von
3:52 der Endtemperatur abzieht weiterhin ist die vom Wasser aufgenommene Reaktionswärme proportional zur Masse
3:59 des Wasser die Reaktionswärme QR und damit die Änderung der inneren Energie eines Systems berechnet man mit
4:06 folgender Gleichung qr= cph2o mal mh2o mal deltaat die
4:13 Temperaturänderung eines Kalorimeters ist von seiner Wärmekapazität abhängig die Wärmekapazität beschreibt dabei die
4:20 Wärmemenge die zur Erhöhung seiner Temperatur um ein Kelvin benötigt wird die molare Wärmekapazität ist die
4:27 Wärmemenge die zur Erhöhung der temper um ein Kelvin für ein Mol eines reinstoffes gebraucht wird die
4:33 spezifische Wärmekapazität die auch kurz spezifische Wärme genannt wird gibt an wie viel Wärmeenergie 1 Gramm eines
4:41 Stoffes aufnehmen muss um die Temperatur des Stoffes um ein Kelvin zu erhöhen sie zeigt an wie gut ein Stoff Wärme
4:48 speichern kann als kalorimeterfüssigkeit nutzt man oftmals Wasser weshalb man die spezifische
4:54 Wärmekapazität von Wasser kennen sollte diesen Wert kann man den Wertetabellen entnehmen Wasser hat bei normalem Druck
5:00 eine spezifische Wärmekapazität von 4,18 Joule pro Gamm mal Kelvin das heißt dass 1 g Wasser eine Energie von 4,18
5:10 Joule aufnimmt wenn die Temperatur um 1 Kelvin steigt stell dir also vor dass die Temperatur beispielsweise 22° csus
5:18 für 1 g Wasser beträgt diese soll auf 23° csus erhöht werden dafür ist eine Energie von 4,18 jou nötig manche
5:27 Wertetabellen geben die spezifische Wärme Kapazität von Wasser mit 4,19 Joule pro Gamm mal Kelvin an zurück zu
5:34 unserer Gleichung für die Berechnung der Reaktionswärme QR = CP von Wasser mal m von Wasser mal Delta t CP ist also die
5:45 spezifische Wärmekapazität für Wasser hierfür setzt man den Wert 4,18 Joule pro Gramm mal Kelvin ein die Masse des
5:53 Wassers wird vorher abgewogen und notiert den Wert für die Masse an Wasser setzt man ein angegeben in Gramm die
6:00 Temperaturdifferenz ermittelt man wie vorhin schon angesprochen indem man von der Endtemperatur die Starttemperatur
6:07 subtrahiert eine Temperaturdifferenz in Grad Celsius ist gleichzusetzen mit einer Temperaturdifferenz angegeben in
6:14 Kelvin da es sich hier ausschließlich um die Veränderung der Temperatur die sich auf beiden Skalen betrachtet entweder
6:21 gleich erhöhen oder gleich senken würde Wärme kann nur von einem stofflichen System auf ein anderes System übertragen
6:28 werden wenn beide im Wärmeaustausch stehen dabei wird die Wärme des Systems mit der höheren Temperatur auf ein
6:35 System mit einer niedrigeren Temperatur übertragen solange bis beide dieselbe Temperatur haben somit ist die
6:41 abgegebene Wärmemenge des Systems mit der ursprünglich höheren Temperatur entsprechend des ersten Hauptsatzes der
6:47 Thermodynamik gleich der entgegengesetzten aufgenommenen Wärmemenge des Systems mit der
6:52 ursprünglich niedrigeren Temperatur kehren wir noch mal zurück zur Gleichung - deltau = QR = CP von Wasser mal der
7:00 Masse von Wasser mal der Temperaturänderung Delta t diese Gleichung beschreibt die Übertragung der
7:06 Reaktionswärme auf das Wasser dabei ist Q die Wärmemenge die das Wasser aufnimmt wenn die Reaktion exotherm ist die
7:13 Betrachtung aus Sicht des Wassers bedeutet dass eine Temperaturerhöhung des Wassers auf eine Aufnahme von Wärme
7:19 hinweist weil Q für das Wasser größer als 0 ist da die Reaktion exotherm ist gibt das System diese Wärme ab wenn du
7:26 die Reaktionswärme als die vom System an die umgeb abgegebene Energie betrachten möchtest musst du das Vorzeichen ändern
7:34 die Produkte die nach der Reaktion vorliegen sind energieärmer als die Ausgangsstoffe die innere Energie und
7:41 damit die Reaktionsenthalpie hat abgenommen der Wert für die Reaktionsenthalpie bekommt somit ein
7:46 negatives Vorzeichen die Reaktionsenthalpie kann berechnet werden durch die Gleichung Delta RH = - CP von
7:55 Wasser mal Masse von Wasser mal Temperaturänderung Delta t der Wert der Reaktionsenthalpie
8:02 ist abhängig von der eingesetzten Stoffmenge abhängig von der Größe der Stoffportion der reagierenden Stoffe
8:08 werden für die reaktionsenthalpien unterschiedliche Werte ermittelt um die Reaktionsenthalpie chemischer Reaktionen
8:15 miteinander vergleichen zu können wurde die molare Reaktionsenthalpie Delta RHM eingeführt dabei bezieht man die
8:22 Reaktionsenthalpie Delta R auf einen bestimmten Stoffumsatz somit bezieht sich die molare Reaktionsenthalpie immer
8:29 auf ein konkrete Reaktionsgleichung den Wert für die molare Reaktionsenthalpie berechnet man durch die Division der
8:36 experimentell ermittelten Reaktionsenthalpie und der dabei umgesetzten Stoffmenge abschließend
8:42 möchte ich noch auf drei Regeln eingehen die bei der Verwendung thermochemischer Gleichungen und enthalpiediagrammen
8:49 hilfreich sind die Enthalpie ist eine extensive Größe das bedeutet dass die Enthalpie eine physikalische Größe ist
8:56 wobei der Betrag delta H direkt proportional zur zur Menge des während der chemischen Reaktion verbrauchten
9:02 Stoffes ist setze ich die doppelte Menge des Ausgangsstoffes ein so entsteht auch die doppelte Wärmemenge bei der
9:08 Umkehrung einer chemischen Reaktion ändert sich das Vorzeichen aber nicht der Betrag der Enthalpieänderung die
9:15 Änderung der Enthalpie einer chemischen Reaktion ist abhängig vom Zustand der Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte
9:22 deshalb ist es wichtig in thermochemischen Gleichungen die Aggregatzustände der Ausgangsstoffe und
9:27 Reaktionsprodukte anzugeben zu zusammenfassend halte ich fest dass die Kalorimetrie eine Möglichkeit bietet
9:33 reaktionswärmen experimentell zu bestimmen und somit auch die Änderung der Reaktionsenthalpie zu ermitteln sie
9:39 basiert auf dem Energieerhaltungssatz und wird in vielen wissenschaftlichen und praktischen Bereichen
9:45 eingesetzt sei auch nächstes Mal wieder dabei wenn es heißt Chemie echt fetzig