Ziel des Versuchs: Bei diesem Versuch soll gezeigt werden, dass der freiwillige Ablauf einer chemischen Reaktion nicht nur von der Enthalpie abhängt, sondern auch von der Entropie. Mit Hilfe der Gibbs-Helmholtz-Gleichung soll die Reaktion von Bariumhydroxid mit Ammoniumthiocyanat gedeutet werden.
| Thema: Enthalpie und Entropie | Tags: Entropie, Gibbs-Helmholtz, Gleichung, Enthalpie, Bariumhydroxid, Ammoniumthiocyanat, endotherm | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
100-mL-Becherglas, Löffelspatel, Universalindikatorpapier, Pinzette, digitales Thermometer
Chemikalien
Bariumhydroxid-Octahydrat, Ammoniumthiocyanat
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Ammoniumthiocyanat | H332-H312-H302-H412-EUH032 | -- |  |
| Bariumhydroxid-8-H2O | H302+H332-H314 | P280-P301+P330+P331-P304+P340-P309+P310 |  |
Durchführung
In das Becherglas werden gleiche Volumenmengen (in etwa zwei Spatellöffel) Bariumhydroxid und Ammoniumthiocyanat gegeben. Das Thermometer wird in die Masse gesteckt und die Entwicklung der Temperatur verfolgt. Nach Versuchsende wird vorsichtig der Geruch überprüft. Der Gasraum wird mit feuchtem Indikatorpapier getestet.
Beobachtung
Die Temperatur sinkt rapide ab, bis sie nach kurzer Zeit langsam wieder steigt. Die Salze werden flüssig. Es ist ein stechender ammoniakalischer Geruch festzustellen und das Indikatorpapier verfärbt sich tiefblau.
Deutung
Bei dem Zusammengeben findet folgende endotherme Reaktion statt:
Ba(OH)2 · 8 H2O(s) + 2 NH4SCN(s) → Ba2+(aq) + 2 SCN-(aq) + 2 NH3 (aq) + 10 H2O(l)
Bei endothermen Reaktionen ist Δ H > 0. Betrachtet man nun die Gibbs-Helmholtz-Gleichung:
ΔG = ΔH - T · ΔS
Die freie Enthalpie hängt von der Enthalpie und der Entropie ab, also der Unordnung des Systems. Reaktionen laufen freiwillig ab, wenn ΔG < 0. Diese Reaktionen nennt man exergon. Ist die Enthalpieänderung positiv, muss -T · ΔS groß genug sein, damit ΔG < 0 ist. Da die oben genannte Reaktion freiwillig abläuft, muss das Produkt aus Temperatur und Entropieänderung größer sein als die Enthalpieänderung. Aus diesem Zusammenhang kann darauf geschlossen werden, dass die Entropie ebenfalls einen Einfluss auf den freiwilligen Ablauf chemischer Reaktionen hat. Bei dieser Reaktion kann die Vergrößerung der Entropie damit erklärt werden, dass aus drei großen Teilchen 14 kleinere Teilchen entstehen, welche gelöst oder flüssig vorliegen. Durch die Zerteilung und die schnellere Bewegung der Teilchen entsteht mehr Unordnung im System. Das Bestreben eines Systems, eine höhere Entropie aufzuweisen, treibt diese Reaktion an.
Entsorgung
Die Lösung wird neutralisiert und in den Schwermetallbehälter gegeben.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Anhand dieses Versuches können sich die SuS selbstständig das Prinzip der Entropie erarbeiten. Beim Umgang mit den Chemikalien sollte darauf geachtet werden, dass die SuS sorgfältig arbeiten. Die Bechergläser sollten nach Ende des Experiments unter einen Abzug gestellt werden, da sonst ein penetranter Geruch im Raum herrscht. Das Experiment kann unterstützend zur Erarbeitung oder Vertiefung der Gibbs-Helmholtz-Gleichung genutzt werden. Inhaltlich ist dieses Experiment nur für einen Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau vorgesehen.
Literatur
D. Wiechoczek, http://www.chemieunterricht.de/dc2/energie/en-v03.htm, 12.08.2013, 21:39 Uhr.
Ähnliche Experimente
Ähnliche Experimente
Feedback
Haben Sie Anmerkungen, Feedback oder Kritik zu diesem Experiment? Kontaktieren Sie uns unter Bezugnahme auf diese Seite!
Copyright und Lizenzen: Alle Rechte an den Inhalten dieser eLearning-Materialien liegen beim Autor oder den jeweiligen Urheberrechtsinhabern. Sämtliche Bilder und Texte sind entweder vom Autor selbst fotografiert oder verfasst oder sind gemeinfrei, es sei denn, es ist eine andere Quelle angegeben. Die gesammelten/vollständigen Literaturverzeichnisse der einzelnen Versuche sind jeweils in den entsprechenden Gesamtprotokollen zu finden.
Haftungsausschluss: Die Benutzung der hier vorliegenden Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung. Haftung für Schäden oder Verluste, die beim Umgang mit den hier beschriebenen Stoffen oder bei der Durchführung von chemischen Versuchen entstehen, ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben. Die Angaben zu den Stoffen und die Experimentieranleitungen wurden jedoch sorgfältig und nach bestem Gewissen erstellt und sind in jedem Falle zu beachten.