Beispiele für exotherme Prozesse sind das Verbrennen von Kohle, Rostbildung und das Auflösen von Branntkalk in Wasser. Andererseits beinhalten einige endotherme Prozesse die Auflösung von Ammoniumchlorid in Wasser und die Bildung von Stickoxid.
Bei chemischen Reaktionen wird Energie zum Aufbrechen von Atombindungen benötigt. Wenn sich die Atome neu anordnen, um neue chemische Bindungen zu bilden, wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Bei exothermen Reaktionen ist die freigesetzte Gesamtenergie größer als die Gesamtenergie, die zum Aufbrechen der Bindungen aufgewendet wird. Bei endothermen Reaktionen ist die verbrauchte Gesamtenergie jedoch größer als die Gesamtenergie, die bei der Bildung der neuen Bindungen freigesetzt wird. Dabei bewirken exotherme Prozesse eine Wärmeabgabe an die Umgebung, während endotherme Prozesse eine Aufnahme von Wärme aus der Umgebung bewirken.
Beispiele für exotherme Reaktionen
Verbrennung von Kohle Bei der Verbrennung von Kohle werden große Mengen an Wärmeenergie freigesetzt. Diese Wärme kann zur Dampferzeugung, zum Kochen und für andere industrielle Anwendungen verwendet werden. Die Verbrennungsgleichung von Kohle kann wie folgt dargestellt werden:
Kohlenstoff + Sauerstoff Ì¢‰Ûʉ۪ Kohlendioxid + Wärme
C(s) + O2 (g) Ì¢‰Ûʉ۪ CO2 (g) + Wärme
Rosten von Eisen Eisenmetall reagiert mit Sauerstoff und Wasser zu Rost Die rot-orange-braune Substanz auf korrodiertem Eisen. Bei dieser chemischen Reaktion wird eine kleine Menge Wärmeenergie freigesetzt, daher ein exothermer Prozess. Die Gleichung der Rostbildung kann wie folgt dargestellt werden:
Eisen + Sauerstoff + Wasser Ì¢‰Ûʉ۪ Hydratisiertes Eisenoxid + Hitze
Fe(s) + O2 (g) + H2O(l) Ì¢‰Ûʉ۪ Fe(OH)3(s) + Wärme
Hinzufügen von Wasser zu Branntkalk Bei der Zubereitung von Tünche führt die Zugabe von Wasser zu Branntkalk zu einem Temperaturanstieg. Diese exotherme Reaktion kann als folgende Gleichung dargestellt werden:
Calciumoxid + Wasser Ì¢‰Ûʉ۪ Calciumhydroxid + Hitze
CaO(s) + H2O(l) Ì¢‰Ûʉ۪ Ca(OH)2(aq) + Wärme
Reaktion von Zink und Salzsäure Die Reaktion von Zink mit Salzsäure führt zu einer Temperaturerhöhung der wässrigen Lösung. Diese Gleichung kann geschrieben werden als:
Zink + Salzsäure Ì¢‰Ûʉ۪ Zinkchlorid + Wasserstoffgas + Wärme
Zn(s)+ 2HCl(aq) Ì¢‰Ûʉ۪ ZnCl2(aq) + H2(g) + Wärme
Beispiele für endotherme Reaktionen
Auflösung von Ammoniumchlorid in Wasser Die Auflösung von Ammoniumchlorid in Wasser führt zur Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung und damit zu einem Temperaturabfall der Lösung. Diese endotherme Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:
Ammoniumchlorid + Wasser Ì¢‰Ûʉ۪ Ammoniumchloridlösung Ì¢‰â‰ÛÏ Erhitzen
NH4Cl(s) + H2O(l) Ì¢‰Ûʉ۪ NH4Cl(aq) Ì¢‰â‰ÛÏ Wärme
Auflösung von Natriumthiosulfat in Wasser Kristalle von Natriumthiosulfat lösen sich in Wasser auf, was zur Bildung einer wässrigen Lösung mit niedrigerer Temperatur führt. Dieser endotherme Prozess kann unter Verwendung der folgenden Gleichung dargestellt werden.
Natriumthiosulfat + Wasser Ì¢‰Ûʉ۪Natriumthiosulfatlösung - Erhitzen
Na2S2O3.5H2O + H2O Ì¢‰Ûʉ۪ Ns2SO3(aq) - Wärme
Bildung von Stickoxid Sauerstoff und Stickstoff reagieren bei Umgebungstemperaturen jedoch nicht bei hohen Temperaturen; sie unterliegen einer endothermen Reaktion, die zur Bildung verschiedener Stickoxide führt. Ein solcher Vorgang kann bei Verbrennungsmotoren, brennstoffbetriebenen Dampfkesseln und natürlich bei einem Blitzeinschlag auftreten. Die chemische Reaktion zur Bildung von Stickoxid kann geschrieben werden als:
Stickstoffgas + Sauerstoffgas Ì¢‰Ûʉ۪ Stickoxidgas - Wärme
N2(g) + O2(g) + Ì¢‰Ûʉ۪ 2NO(g) - Wärme
