VO Organische Chemie in der molekularen Biologie I

VO Organische Chemie I 8. Alkane
Konvention: Energiebeträge, die von einem System abgegeben werden, tragen ein
negatives Vorzeichen => Enthalpieänderung H = -891 kJ (pro mol CH4).
Ein Vorgang, bei welchem Wärme abgegeben wird (H negativ), heißt exotherm, ein
Vorgang, bei welchem Wärme aufgenommen wird (H positiv), heißt endotherm.
Beispiele für endotherme Vorgänge sind sämtliche Schmelz- und Verdampfungsvorgänge.
Enthalpieänderungen sind bei fast allen chemischen Vorgängen beteiligt.
Es mag so aussehen, als ob H entscheidend für den Richtungsablauf eines Vorgangs ist.
Dem ist nicht so, denn neben der Enthalpie spielt auch noch eine andere Größe eine Rolle:
2. Die Entropie S ist ein Maß für die Unordnung und somit für die statistische
Wahrscheinlichkeit eines Systems: Je höher S, umso höher die Unordnung und umso
wahrscheinlicher ist der Zustand eines Systems. Einheit: kJ/K (/mol)
Beispiel 1: Ein abgeschlossenes
System ist durch eine Trennwand in
zwei Räume unterteilt, in diesen
befinden sich zwei verschiedene
Edelgase. Die Trennwand wird herausgezogen, die Edelgase vermischen sich vollständig.
Dies ist ein spontan-freiwillig ablaufender Vorgang, bei dem H sicherlich unverändert
bleibt (vom Standort der Enthalpie aus sind beide Zustände gleichwertig) => H = 0.
Die Entropie hat sich jedoch geändert, da Zustand 2 viel ungeordneter ist als Zustand 1.
Beispiel 2: Zwei gleich große Metallstücke mit
unterschiedlichen Temperaturen befinden sich in
einem abgeschlossenen System. Die beiden
Stücke werden in Berührung gebracht, nach
kurzer Zeit erfolgt zwischen ihnen ein
Temperaturausgleich. Auch hier ist H = 0, S hat aber zugenommen (S > 0).
Die Enthalpie und die Entropie werden durch die Gibbs-Helmholtzsche Gleichung zu einer
neuen Größe verknüpft, der sog. freien Enthalpie G (engl. free energy). Einheit: kJ (/mol)
G = H – T . S (T: absolute Temperatur).
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