Stufe für Stufe abwärts
Jede Stufe der Oxidationsreihe liegt energetisch tiefer als die vorige. Ein Energiediagramm macht das sichtbar.
- Energiediagramm:senkrecht die Energie des Stoffsystems, waagerecht der Reaktionsverlauf; jede Stufe ist ein Stoffsystem.
- Bezug:alle Werte je mol Ethan, gemessen gegen den Endzustand 2 CO₂ + 3 H₂O (flüssig) = 0 kJ.
- Reaktionsenergie:\(\Delta E = E_\text{Produkte} - E_\text{Edukte}\)
- Exotherm:Das Produktniveau liegt tiefer: \(\Delta E < 0\), Energie wird an die Umgebung abgegeben.
Ziehe Messlinie A auf das Niveau eines Edukts und B auf das Niveau des Produkts, lies ΔE ab und übernimm den Messwert. Miss alle vier Schritte und den Gesamtweg (Tastatur: Tab, ↑/↓, mit Shift fein, Enter übernimmt).
| Schritt | OZ von C-1 | gemessen ΔE | Tabellenwert |
|---|
Halte fest: Jeder Oxidationsschritt ist exotherm. Am meisten Energie wird erst im letzten Schritt zu CO₂ und Wasser frei; die vier Schritte zusammen ergeben genau die Verbrennungsenergie des Ethans.
Wohin geht die Energie?
Die frei werdende Energie geht als Wärme an die Umgebung. Dort verteilt sie sich und ist kaum noch nutzbar.
- Energieerhaltung:Keine Energie geht verloren: Summe der Einzelschritte = Gesamtschritt Ethan → CO₂ (−1560 kJ).
- Energieentwertung:Wärme bei Umgebungstemperatur kann praktisch keine Arbeit mehr verrichten — die Energie ist entwertet.
- Oxidationszahl:Je höher die OZ der C-Atome, desto energieärmer das Stoffsystem. CO₂ (+IV) liegt ganz unten.
- Teiloxidierte Stoffe:Ethanol oder Ethansäure liefern beim Verbrennen weniger Energie als Ethan — ein Teil ist „schon verbrannt“.
- Aktivierung:Auch exotherme Reaktionen brauchen einen Anstoß: Zündung oder heißes Kupferoxid.
Oxidationsreihe energetisch: Alkan → Alkanol → Alkanal → Alkansäure → CO₂: Jeder Schritt ist exotherm (\(\Delta E < 0\)), die Energie wird als Wärme abgegeben und dabei entwertet.
Allgemeine Hinweise
Vorzeichen beachten
„1560 kJ werden frei“ und „ΔE = −1560 kJ“ meinen dasselbe. Das Minus zeigt: Das System verliert Energie.
Immer den Bezug nennen
Energiewerte gelten je mol eines Stoffes und für einen festgelegten Endzustand (hier flüssiges Wasser). Ohne Bezug ist die Zahl wertlos.
Tief heißt nicht „läuft von selbst“
Das tiefe Niveau von CO₂ sagt nichts über die Geschwindigkeit. Ethanol verbrennt erst nach der Zündung.