Typische Fehler

So wird oft gerechnet: Ein Gas dehnt sich bei 100 kPa um 2 L aus: \(W = p\cdot\Delta V = +200\,\text{J}\).

Richtig ist: Das Gas schiebt die Umgebung weg und gibt Energie ab: \(W = -p\cdot\Delta V = -200\,\text{J}\) (1.1.2).

Ausdehnung: W negativ — Kompression: W positiv.

So wird oft gerechnet: \(\ce{2 NO + O2 -> 2 NO2}\): \(\Delta_r H^\circ = 2\cdot 91{,}3 - 2\cdot 33{,}2 = +116{,}2\,\text{kJ/mol}\).

Richtig ist: Produkte minus Edukte: \(2\cdot 33{,}2 - 2\cdot 91{,}3 = -116{,}2\,\text{kJ/mol}\) — die Reaktion ist exotherm (1.2.3).

Hess: „Ende minus Anfang“ — wie bei ΔU.

So wird oft gerechnet: \(\ce{CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O(l)}\): \(\Delta_r H^\circ = -393{,}5 - 285{,}8 + 74{,}8 = -604{,}5\,\text{kJ/mol}\).

Richtig ist: Jeder Tabellenwert wird mit seinem Koeffizienten multipliziert: \(-393{,}5 + 2\cdot(-285{,}8) + 74{,}8 = -890{,}3\,\text{kJ/mol}\).

Erst gewichten, dann addieren.

So wird oft gerechnet: Im Motor verbrennt Methan, das Wasser entweicht als Dampf — gerechnet wird trotzdem mit \(\Delta_f H^\circ(\ce{H2O},\text{l}) = -285{,}8\,\text{kJ/mol}\).

Richtig ist: Für Wasserdampf gilt \(-241{,}8\,\text{kJ/mol}\); das Ergebnis ist um \(2\cdot 44{,}0\,\text{kJ}\) weniger negativ: \(-802{,}3\,\text{kJ/mol}\).

Zustandssymbole (s), (l), (g) gehören in jede Rechnung.

So wird oft gerechnet: Die Lösung im Kalorimeter wird um 6,6 K wärmer, daher \(\Delta_r H = +55\,\text{kJ/mol}\).

Richtig ist: Die Wärme stammt aus dem Reaktionssystem und geht an Wasser und Gefäß: \(\Delta_r H = -Q_{\text{Kal}}/n < 0\) (1.2.1).

Kalorimeter wird warm → Reaktion exotherm → Minuszeichen.

So wird oft gerechnet: Zinkpulver (0,10 mol, Überschuss) reagiert mit 0,020 mol Cu²⁺; \(Q = 4{,}3\,\text{kJ}\) wird durch 0,10 mol geteilt.

Richtig ist: Bezugsgröße ist der vollständig umgesetzte Partner: \(\Delta_r H = -4{,}3\,\text{kJ} : 0{,}020\,\text{mol} = -215\,\text{kJ/mol}\).

Durch die Stoffmenge des unterschüssigen Stoffes teilen.

So wird oft gerechnet: Als \(\Delta T\) wird die Differenz aus Höchst- und Anfangstemperatur genommen, \(C_K\) weggelassen.

Richtig ist: Während der Hauptperiode geht schon Wärme verloren; \(\Delta T\) aus den verlängerten Geraden der Vor- und Nachperiode ablesen und \(C_K\) addieren.

Beide Fehler machen |ΔrH| systematisch zu klein.

So wird oft gerechnet: \(\ce{CaCl2}\): \(\Delta_L H = 2258 - 1577 - 378 = +303\,\text{kJ/mol}\) — die Lösung müsste stark abkühlen.

Richtig ist: Pro Formeleinheit entstehen zwei \(\ce{Cl-}\): \(2258 - 1577 - 2\cdot 378 = -75\,\text{kJ/mol}\); die Lösung wird warm (1.2.4).

Hydratation für jedes Ion der Formel zählen.

So wird oft gerechnet: Brennwert von Ethanol: \(H_s = -1367\,\text{kJ/mol}\).

Richtig ist: Der Brennwert bezieht sich auf die Masse und ist positiv: \(H_s = 1367 : 46{,}07 \approx 29{,}7\,\text{MJ/kg}\) (1.2.5).

Brennwert = −ΔcH° / M, Einheit MJ/kg.

So wird oft gerechnet: Mit Katalysator wird weniger Energie frei, weil der Berg niedriger ist.

Richtig ist: Der Katalysator senkt nur \(E_A\); Edukt- und Produktniveau und damit \(\Delta H\) und \(\Delta G\) bleiben gleich (1.3.2).

Katalysator: anderer Weg, gleiches Ziel.

So wird oft gerechnet: „Knallgas reagiert exotherm, also läuft die Reaktion sofort von selbst ab.“

Richtig ist: Freiwilligkeit entscheidet \(\Delta G\), nicht \(\Delta H\); über die Geschwindigkeit entscheidet \(E_A\). Knallgas ist exergonisch, aber kinetisch gehemmt (1.3.1, 1.4.3).

ΔH: Wärme · ΔG: Richtung · EA: Tempo.

So wird oft gerechnet: \(\Delta H = -120\,\text{kJ/mol}\), \(\Delta S = -240\,\text{J/(mol}\cdot\text{K)}\): \(\Delta G(25\,°\text{C}) = -120 - 25\cdot(-240) = +5880\).

Richtig ist: \(\Delta S = -0{,}240\,\text{kJ/(mol}\cdot\text{K)}\), \(T = 298\,\text{K}\): \(\Delta G = -120 + 298\cdot 0{,}240 \approx -48{,}5\,\text{kJ/mol}\).

Vor Gibbs-Helmholtz: ΔS in kJ, T in Kelvin.