Helmichs Chemie-Lexikon

Energiekonzept

Chemische Vorgänge sind stets auch energetische Umsetzungen. Damit eine Reaktion stattfinden kann, muss ein gewisser Betrag an Aktivierungsenergie zugeführt werden. Der Energiegehalt der Produkte unterscheidet sich meistens vom Energiegehalt der Produkte, so dass bei der Reaktion entweder Energie an die Umwelt abgegeben wird (exotherme Reaktion) oder Energie aus der Umwelt aufgenommen wird (endotherme Reaktion). Aus diesem Grund gehört das Energie-Konzept zu den sogenannten Basiskonzepten der Chemie.

Wichtige Begriffe des Energie-Konzeptes sind:

Aktivierungsenergie EA
Die Energie, die in die Teilchen der Edukte "hineingesteckt" werden muss, damit es überhaupt zur Reaktion kommt.

Reaktionsenergie bzw. Reaktionsenthalpie ΔH
Die Energiedifferenz zwischen dem Energiegehalt der Produkte und dem Energiegehalt der Edukte.

Exotherme Reaktion
Wenn die Produkte einen geringeren Energiegehalt haben als die Ausgangsstoffe, dann ist die Reaktionsenthalpie negativ, es gilt ΔH < 0, und die "überschüssige" Energie der Edukte wird in Form von Wärme, Licht etc. an die Umwelt abgegeben.

Endotherme Reaktion
Wenn die Produkte einen höheren Energiegehalt haben als die Ausgangsstoffe, dann ist die Reaktionsenthalpie positiv, es gilt ΔH > 0, und die "zusätzlich benötigte" Energie der Edukte wird in Form von Wärme, Licht etc. aus der Umwelt aufgenommen.

Katalyse
Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion hängt von der Aktivierungsenergie ab: Je höher EA, desto geringer VR, die Reaktionsgeschwindigkeit. Ein Katalysator verringert nun die Aktivierungsenergie, so dass die Reaktion wesentlich schneller abläuft.

Gekoppelte Reaktionen
Eine endotherme Reaktion benötigt Energie aus der Umwelt. Die benötigte Energie kann aber auch von einer gleichzeitig ablaufenden exothermen Reaktion geliefert werden. Dann treibt die exotherme Reaktion die endotherme Reaktion quasi an.

Bindungsenergie
Um ein Molekül homo- oder heterolytisch zu spalten, muss die kovalente Bindung zwischen den Atomen "gesprengt" werden. Dazu ist ein mitunter recht hoher Energiebetrag notwendig, der als Bindungsdissoziationsenergie bezeichnet wird. Wird bei einer chemischen Reaktion dagegen eine neue Bindung gebildet, weil sich zwei Atome oder Moleküle zu einem neuen Molekül vereinigen, so wird der entsprechende Betrag wieder freigesetzt.

Energiediagramm
Eine graphische Darstellung des Reaktionsverlaufs einer chemischen Reaktion unter energetischen Aspekten. Auf der senkrechten Achse wird der Energiegehalt der Edukte, Zwischenprodukte, Übergangszustände und Produkte eingetragen, auf der waagerechten Achse gar nichts, die ist nämlich "dimensionslos", wie man sagt. Die waagerechte Achse zeigt den "Reaktionsverlauf" bzw. "Reaktionsfortschritt" an, ist aber keine Zeitachse (das soll einer verstehen!).