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2.2.2 Standardbildungsenthalpien
Оглавление■ Das Wichtigste in Kürze: Standardbildungsenthalpien beziehen sich immer auf die Referenzzustände der Elemente. (a) Die Standardreaktionsenthalpie ist die Differenz der Standardbildungsenthalpien der Produkte und der Edukte. (b) Computersimulationen können helfen, Standardbildungsenthalpien zu bestimmen.
Die Standardbildungsenthalpie ΔBH⦵ eines Stoffs ist die Standardreaktionsenthalpie seiner Bildung aus den Elementen in ihrem jeweiligen Referenzzustand.
Der Referenzzustand eines Elements ist seine stabilste Form bei der gegebenen Temperatur und einem Druck von 0.1 MPa (1bar).
So ist beispielsweise der Referenzzustand von Stickstoff bei 298 K das zweiatomige Gas N2, von Quecksilber ist es Hg(l), von Kohlenstoff Graphit und von Zinn die weiße (metallische) Modifikation. Die einzige Ausnahme bildet Phosphor: Sein Referenzzustand ist das weiße Allotrop, obwohl diese Modifikation nicht die stabilste ist; sie ist aber am einfachsten zu reproduzieren. Die Standardbildungsenthalpie einer Verbindung wird als molare Größe angegeben, also pro Mol Moleküle oder, bei ionischen Verbindungen, pro Mol Formeleinheiten. So bezieht sich beispielsweise die Standardbildungsenthalpie flüssigen Benzols bei 298 K auf die stöchiometrische Gleichung
Tabelle 2.8 Standardbildungsenthalpien anorganischer Verbindungen bei 298 K.*
| Substanz | ΔBH⦵/(kJ mol–1) |
| H2O(l) | –285.83 |
| H2O(g) | –241.82 |
| NH3(g) | –46.11 |
| N2H4(l) | +50.63 |
| NO2(g) | +33.18 |
| N2O4(g) | +9.16 |
| NaCl(s) | –411.15 |
| KCl(s) | –436.75 |
* Weitere Werte im Tabellenteil am Ende des Buches.
6C(s, Graphic) + 3H2 → C6H6(I);
sie beträgt +49.0 kJ mol–1. Die Standardbildungsenthalpien von Elementen im Referenzzustand sind bei jeder Temperatur gleich null, da sie - entsprechend der Definition des Referenzzustands – auf triviale Reaktionen bezogen sind, wie etwa N2(g) → N2(g). Einige Standardbildungsenthalpien sind in Tabelle 2-6 und Tabelle 2-8 aufgeführt.
Bei der Ermittlung der Standardbildungsenthalpien von Ionen in Lösung ergibt sich ein Problem: Reine Lösungen von (ausschließlich) Kationen oder Anionen lassen sich nicht herstellen. Der Ausweg besteht darin, einem Ion – vereinbarungsgemäß dem Wasserstoffion – eine Standardbildungsenthalpie von null bei allen Temperaturen zuzuordnen:
[2.33]
Die experimentell ermittelte Bildungsenthalpie etwa von HBr(aq), –122 kJ mol–1, wird dann allein der Bildung von Br–(aq) zugeschrieben, also ΔBH⦵(Br–, aq) = – 122 kJ mol–1. In Verbindung z. B. mit der Bildungsenthalpie von AgBr (aq) kann man daraus zum Beispiel den Wert von ΔBH⦵(Ag+, aq) berechnen und so weiter. Das Prinzip dieser Vorgehensweise ist, die tatsächlichen Bildungsenthalpien von Ionen an einem festgelegten Wert auszurichten; dieser Wert wurde gerade so gewählt, dass die Standardbildungsenthalpie des Ions H+ null ist.
