Chemie und Unordnung: Entropie und Reaktionen

Einführung

• Vergleich eines unordentlichen Zimmers mit chemischen Reaktionen.
• Problemstellung: Wann läuft eine chemische Reaktion spontan ab?
• Reaktionen laufen spontan ab, wenn Energie frei wird.

Enthalpie

• Exotherme Reaktionen: Energie wird in Form von Wärme freigesetzt.
• Endotherme Reaktionen: Energie wird benötigt, Wärme wird aufgenommen.
• Betrachtung der Enthalpie allein ist unzureichend.

Entropie

• Entropie als Maß für Unordnung.
• Beispiel: Aufgeräumtes Zimmer vs. unordentliches Zimmer.
• Spontane Endothermereaktionen erhöhen die Entropie.
• Beispiel: Brom in einem Standzylinder verteilt sich von einer Flüssigkeit zu einem Gas.

Temperatur und Entropie

• Änderung der Unordnung mit der Temperatur.
• Absoluter Nullpunkt (0 Kelvin): Stoffe als Feststoffe, Entropie = 0.
• Erhöhte Temperaturen erhöhen die Unordnung (flüssig/gasförmig).

Berechnung der Entropieänderung

• Reaktionsentropie: Veränderung der Entropie während einer Reaktion.
• Delta SR: Summe der Entropie der Produkte minus der der Edukte.
• Einheit: Joule pro Kelvin und Mol.

Gibbs-Helmholtz-Gleichung

• Verknüpfung von Reaktionsenthalpie und Reaktionsentropie.
• Berechnung der freien Reaktionsenthalpie (Delta GR):
  • Formel: Delta-Gr = Delta-Hr - T * Delta-Sr
  • Temperatur in Kelvin.
  • Delta GR < 0: Reaktion ist exergonisch, läuft spontan ab.
  • Delta GR > 0: Reaktion ist endergonisch, nicht spontan.*

Fazit

• Entropie ermöglicht endotherme Reaktionen spontan ablaufen zu lassen.
• Unordnung kann energetisch günstiger sein.

Schluss

• Entropie als Ausrede für Unordnung im Zimmer.
• Aufruf zur Interaktion: Ordentlich vs. unordentlich.