Die Begriffe exergon und endergon spielen eine wichtige Rolle in der Thermodynamik und sind eng mit der Gibbs-Helmholtz-Gleichung verbunden. Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung bietet ein Verständnis für die Energieänderungen in einem System. Sie beschreibt die Beziehung zwischen der freien Standardbildungsenthalpie (ΔGR°) der Entropieänderung (ΔSR°) und der Enthalpieänderung (ΔHR°).
Exergon bezieht sich auf eine Reaktion bei der Energie freigesetzt wird. Wenn ΔHR° in der Gibbs-Helmholtz-Gleichung negativ ist bedeutet dies dass die Reaktion exotherm ist und Wärme an die Umgebung abgibt. Ein Beispiel für eine exergone Reaktion ist die Entladung eines Bleiakkus. Diese Reaktion setzt Energie frei und läuft ohne Aktivierungsenergie ab.
Endergon bezieht sich auf eine Reaktion bei der Energie aufgenommen wird. Wenn ΔHR° positiv ist bedeutet dies dass die Reaktion endotherm ist und Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird. Ein Beispiel für eine endergone Reaktion ist die Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Obwohl diese Reaktion ähnlich wie exergon ist ´ erfordert sie eine Aktivierungsenergie ` um zu beginnen.
Die Entropie (ΔSR°) ist ein Maß für die Unordnung oder Vielfalt in einem System. Wenn die Entropie zunimmt – nimmt ebenfalls die Unordnung zu. Eine erhöhte Unordnung trägt zur Freisetzung von Energie bei. In der Gibbs-Helmholtz-Gleichung wirkt sich eine positive Entropieänderung positiv auf die Reaktionsrichtung aus.
Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung bietet verschiedene Möglichkeiten die den Ablauf einer Reaktion beschreiben:
- Wenn ΔH negativ und ΔS positiv sind ist die Reaktion exergon und läuft unabhängig von der 🌡️ ab.
- Wenn ΔH positiv und ΔS negativ sind ist die Reaktion endergon und läuft unabhängig von der Temperatur ab.
- Wenn ΔH negativ und ΔS negativ sind ist die Reaktion abhängig von der Temperatur. Bei niedrigen Temperaturen läuft die Reaktion ab während sie bei hohen Temperaturen endergon wird.
- Wenn ΔH positiv und ΔS positiv sind ist die Reaktion abhängig von der Temperatur. Bei hohen Temperaturen läuft die Reaktion ab während sie bei niedrigen Temperaturen endergon wird.
Durch die Betrachtung von ΔGR° kann das Ergebnis der Reaktion abgelesen werden:
- Wenn ΔGR° kleiner als -30 kJ ist, verläuft die Reaktion fast vollständig.
- Wenn ΔGR° größer als +30 kJ ist, verläuft die Reaktion kaum.
- Wenn ΔGR° zwischen -30 kJ und +30 kJ liegt, verläuft die Reaktion unvollständig und es besteht ein Gleichgewicht. Dies wird als Gleichgewichtsreaktion bezeichnet.
- Wenn ΔGR° genauso viel mit 0 kJ ist, liegen die Edukte und Produkte ungefähr in gleichen Mengen vor und die Ausbeute beträgt ~circa․ 50%.
- Wenn ΔGR° größer als 0 kJ ist, überwiegen die Edukte im Gleichgewicht. Wenn ΔGR° kleiner als 0 kJ ist, überwiegen die Produkte im Gleichgewicht.
Insgesamt sind exergon und endergon Konzepte » die helfen « den Energiefluss und das Gleichgewicht in chemischen Reaktionen zu verstehen. Sie ermöglichen es uns, den Ablauf und die Richtung von Reaktionen zu analysieren und Vorhersagen darüber zu treffen, ob eine Reaktion spontan abläuft oder nicht.
Exergon und endergon in Bezug auf die Gibbs-Helmholtz-Gleichung
Was bedeuten die Begriffe exergon und endergon im Zusammenhang zur Gibbs-Helmholtz-Gleichung und welche Bedeutung haben sie?