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Der Satz von Hess (für Interessierte)
Die Begründung für ∆ R
H° = ∆ B
H°(Produkte) - ∆ B
H°(Edukte) liefert der Satz von Hess, der
einen Spezialfall des Energieerhaltungssatzes darstellt.
Satz von Hess: Die Standardreaktionsenthalpie ∆ R
H° hängt nur von den Edukten und
Produkten und nicht vom Reaktionsweg ab.
Es ist daher für die frei werdende Energie unerheblich, ob Methan CH 4
direkt verbrannt wird,
oder ob es zunächst (unter Aufwendung von Energie) in die Elemente C und H 2
zerlegt wird,
welche anschließend verbrannt werden, wobei der zunächst aufgewendete Energiebetrag
zusätzlich wieder frei wird.
Man beachte, dass diese Vorgehensweise hypothetisch ist und nur deshalb durchgeführt wird,
da die Bildungsenthalpien aus den Elementen leicht gemessen werden können.
(I) C(s) + O 2
(g) → CO 2
(g) ∆ R
H 1
° = ∆ B
H°(CO 2
(g)) = -394 k/mol
(II) 2 H 2
(g) + O 2
(g) → 2 H 2
O (g) ∆ R
H 2
° = 2∆ B
H°(H 2
O (g)) = -484 k/mol
Die Bildungsgleichung für H 2
O muss mit 2 multipliziert werden, da in der
Verbrennungsgleichung 2 mol H 2
O entstehen.
(III) CH 4
(g) → 2 H 2
(g) + C (s) ∆ R
H 3
° = - ∆ B
H°(CH 4
) = + 75 kJ/mol.
Die Bildungsgleichung für CH 4
muss umgedreht werden, da CH 4
ein Edukt ist.
Addiert man die Gleichungen I bis III, d. h. addiert man die Edukt- und die Produktseiten, so
erhält man.
C(s) + O 2
(g) + 2 H 2
(g) + O 2
(g) + CH 4
(g) → CO 2
(g) + 2 H 2
O (g) + 2 H 2
(g) + C (s).
Lässt man Teilchen weg, die sowohl auf der Edukt- als auch auf der Produktseite vorkommen,
so erhält man:
2 O 2
(g) + CH 4
(g) → CO 2
(g) + 2 H 2
O (g), also die gewünschte Verbrennungsgleichung,
deren Reaktionsenthalpie damit ∆ R
H° = ∆ R
H 1
° + ∆ R
H 2
° + ∆ R
H 3
° = -803 kJ/mol ist.
Diese Herleitung sollte zeigen, dass die Vorgehensweise ∆ R
H° aus den Bildungsenthalpien zu
berechnen ihre Begründung im Satz von Hess und damit letztlich im Energieerhaltungssatz
findet.