Beispiel für exotherme Reaktionen

Thermochemie ist der Teil der Chemie, der für das Studium der Beziehung zwischen chemischen Reaktionen und Temperaturänderungen während der Reaktionen verantwortlich ist. Wenn zwei Stoffe reagieren, kann die Reaktion endotherm oder exotherm sein.

Endotherme Reaktionen sind solche, die Wärme absorbieren.

Exotherme Reaktionen sind solche, bei denen während der Reaktion zweier oder mehrerer Stoffe Energie in Form von Wärme freigesetzt wird. Sobald die Reaktion beendet ist, wird das resultierende Produkt als endothermer Körper bezeichnet, da es zur Zersetzung mit Wärme versorgt werden muss.

Die Hauptmerkmale endothermer Reaktionen sind die folgenden:

• Die Reaktion erfordert nur einen Katalysator oder Auslöser, manchmal kann sie auch spontan erfolgen.
• Sobald die Reaktion beginnt, wird sie von den reaktiven Substanzen in einer Kette diffundiert und hört nicht auf bis die Komponenten vollständig aufeinander reagiert haben, ohne dass Strom benötigt wird extern.
• Die resultierenden Stoffe (endotherme Körper) sind chemisch stabile Verbindungen, die sich nicht leicht zersetzen.
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• Um endotherme Körper zu zersetzen, ist es notwendig, ihnen Wärme zuzuführen, damit die Zersetzung stattfindet.
• Wenn die Zersetzungsreaktion beginnt, muss ihr ständig Wärme zugeführt werden, da durch die Unterbrechung der Zufuhr die Zersetzung unterbrochen wird.

Beispiele für exotherme Reaktionen

Eine der exothermen Reaktionen, die man sich zunutze machen möchte, ist die Bildung von Wasser. Wasserstoff (H₂) ist ein gasförmiges Element, das sich an der Luft entzündet. Dies geschieht, weil es sich mit Sauerstoff (O₂), was eine exogene Reaktion hervorruft, d. h. Wasserstoff reagiert spontan mit Sauerstoff, erzeugt Wasser und gibt Wärme ab:

2H₂ + Aus₂ -> 2 H₂O + Hitze

Diese Eigenschaft der Wasserbildung wurde genutzt, um Wasserstoffmotoren zu bauen, bei denen die Reaktion von Die Bildung von Wasser und die dabei abgegebene Energie werden verwendet, um die Kolben eines Motors zu bewegen, der nur als Rückstand übrig bleibt Wasser. Der Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass im Falle eines Crashs oder Lecks aufgrund der Brennbarkeit von Wasserstoff eine sehr hohe Brand- oder Explosionsgefahr besteht.

Ein weiteres Beispiel für eine exotherme Reaktion ist Termiten. Termiten sind eine Mischung aus sehr feinem Aluminiumpulver und etwas Metalloxid, wie Kupferoxid oder Eisenoxid. Damit die Reaktion beginnt, ist eine Zündung notwendig, meist mit einem Magnesiumstreifen. Dies liefert die Anfangsenergie, die sich in einer Kette durch das Gemisch fortpflanzt, bis die Komponenten vollständig reagieren. Bei der Reaktion verbindet sich das Aluminium mit dem Sauerstoff des Oxids, mit dem es vermischt ist, bildet Aluminiumoxid und setzt das andere Metall frei.

Vertrauen₂ODER₃ + 2Al -> 2Al₂ODER₃ + 2Fe + Wärme

Die Reaktion ist sehr heftig und gibt viel Wärme ab. Dadurch schmilzt das Metall, aus dem der Sauerstoff freigesetzt wird (im Beispiel Eisen). Diese Funktion wird in der Bahnindustrie verwendet, um Schienen zu verschweißen, nachdem sie platziert oder geändert wurden.