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Lösungsenthalpie aus der Reaktion bestimmen
Die Lösungsenthalpie (\(\Delta H_{sol}\)) eines Salzes wie Natriumbromid (NaBr) aus seiner Reaktionsgleichung zu bestimmen, erfordert normalerweise Informationen über die Bindungsenergien oder die Standardbildungsenthalpien (\(\Delta H_f^\circ\)) der beteiligten Spezies. Ohne spezifische Werte für diese Enthalpien kann die Lösungsenthalpie nicht direkt aus der Reaktionsgleichung abgeleitet werden.
Die Lösungsenthalpie besteht aus der Summe der Enthalpien, die mit den drei Hauptprozessen verbunden sind:
1. Das Trennen der Ionen im Feststoff (\(\Delta H_1\), endotherm).
2. Das Trennen der Wassermoleküle, um Platz für die Ionen zu schaffen (\(\Delta H_2\), endotherm).
3. Die Hydratation der Ionen durch Wasser (\(\Delta H_3\), exotherm).
Die Gesamtlösungsenthalpie kann durch die Hess'sche Regel berechnet werden, indem die Enthalpien dieser Schritte addiert werden:
\(
\Delta H_{sol} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3
\)
Berechnung der Lösungsenthalpie für die gegebene Mischung
Ohne spezifische Enthalpiewerte können wir die Lösungsenthalpie nicht direkt berechnen. Allerdings, wenn solche Werte bekannt wären oder in einer Tabelle zur Verfügung stünden, würde die Berechnung wie folgt aussehen, wenn die spezifische Enthalpie als Beispiel genommen wird.
Angenommen, die Lösungsenthalpie von NaBr würde gegeben. Die Berechnung der tatsächlichen Energiemenge, die beim Lösen von 12 g NaBr in 760 g Wasser freigesetzt oder absorbiert wird, führt man wie folgt durch:
1. Bestimme die Molarität von NaBr. Die molare Masse von NaBr ist die Summe der Atommassen von Natrium und Brom. Für NaBr:
- \(M_{Na} = 22.99 \, g/mol\)
- \(M_{Br} = 79.90 \, g/mol\)
- \(M_{NaBr} = 22.99 \, g/mol + 79.90 \, g/mol = 102.89 \, g/mol\)
2. Berechne die Molzahl von 12 g NaBr:
\(
n = \frac{Masse}{Molare \, Masse} = \frac{12 \, g}{102.89 \, g/mol} = 0.1167 \, mol
\)
3. Um die Energiemenge zu bestimmen, die mit diesen 0.1167 mol NaBr verbunden ist, multipliziere die Molzahl mit der Lösungsenthalpie (\(\Delta H_{sol}\) in \(kJ/mol\)), die gegeben sein muss:
\(
Q = n \times \Delta H_{sol}
\)
Ohne den spezifischen Wert von \(\Delta H_{sol}\) für NaBr können wir hier nicht weitermachen. In der Praxis findet man die Lösungsenthalpie in einer Thermodynamiktabelle oder in der Fachliteratur. Die obige Berechnung zeigt, wie man bei Kenntnis der spezifischen Lösungsenthalpie von NaBr den Energieaustausch für die Auflösung von 12 g NaBr in Wasser bestimmen würde.
