Reaktionswärme

Als Reaktionswärme wurde früher die bei einer chemischen Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Energie bezeichnet. Der Begriff ist thermodynamisch nicht zutreffend, da diese Energie sowohl in Form von Arbeit (Volumenarbeit) als auch in Form von Wärme auftritt. Der thermodynamische Fachbegriff lautet Reaktionsenthalpie.

Im Verlauf einer chemischen Reaktion wird in der Regel ein Teil des Energieunterschieds von Ausgangsstoffen und Reaktionsprodukten in Form von Wärme freigesetzt oder aufgenommen. Die Untersuchung der Reaktionswärme erlaubt Rückschlüsse auf die thermodynamischen Eigenschaften der beteiligten Substanzen. Bei der Auslegung der Reaktionsgefäße ist es ebenfalls sehr nützlich, eine zu erwartende Wärmefreisetzung im Voraus ermitteln zu können.

Die Reaktionswärme ist jedoch keine Zustandsgröße, sondern eine Prozessgröße. Selbst wenn die Ausgangs- und Produktstoffe sowie deren thermodynamische Zustände genau festgelegt sind, ist daher immer noch nicht die zu erwartende Reaktionswärme festgelegt, da sie auch davon abhängt, wie der Reaktionsprozess geführt wird. Tabellen für die zu erwartenden Reaktionswärmen müssten daher nicht nur alle möglichen Substanzkombinationen, sondern auch alle möglichen Prozessführungen auflisten, was praktisch nicht durchführbar wäre.

Unter bestimmten Bedingungen jedoch – nämlich für Reaktionen, die bei konstantem Volumen oder bei konstantem Druck ablaufen – kann die Reaktionswärme als Differenz von Zustandsgrößen ausgedrückt werden:

• Für Reaktionen bei konstantem Volumen ist die umgesetzte Reaktionswärme die Differenz der inneren Energien von Produkt- und Ausgangsstoffen.
• Für Reaktionen bei konstantem Druck ist die umgesetzte Reaktionswärme die Differenz der Enthalpien von Produkt- und Ausgangsstoffen.

Die Tabellierung wird dadurch erheblich vereinfacht. Es müssen nicht einmal alle möglichen Kombinationen von Substanzen tabelliert werden. Es genügt, die innere Energie beziehungsweise die Enthalpie der Einzelsubstanzen in geeigneten Referenzzuständen (wie beispielsweise dem Standardzustand) zu tabellieren.

• Im Fall einer Reaktion bei konstantem Volumen lässt sich die zu erwartende Reaktionswärme ermitteln als Summe der inneren Energien der Produktstoffe abzüglich der Summe der inneren Energien der Ausgangsstoffe.
• Im besonders häufig auftretenden Fall einer Reaktion bei konstantem Druck lässt sich die zu erwartende Reaktionswärme ermitteln als Summe der Enthalpien der Produktstoffe abzüglich der Summe der Enthalpien der Ausgangsstoffe.