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12.1 Entropie und Richtung chemischer Reaktionen

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Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

Vorschläge zu Inhalten und Niveau

  • Voraussetzung, dass sich ein chemisches Gleichgewicht einstellen kann, ist ein geschlossenes System; geschlossene Systeme sind gut beschreibbare „Spezialfälle“; Reaktionen in Lösungen können als geschlossene Systeme betrachtet werden.

  • Im Alltag und in Lebewesen hat man es i.d.R mit offenen Systemen zu tun; der Gleichgewichtszustand wird nicht erreicht.

  • zwei Triebkräfte chemischer Reaktionen: Energieminimierung, Entropiemaximierung; Gibbs-Helmholtz-Gleichung; Aussagen zur „Freiwilligkeit“ von Reaktionen; nur einfachste Berechnung: Einsetzen in die Gleichung.

  • Reaktionen in Lebewesen: Fließgleichgewichte; aufbauende, endergonische Stoffwechselreaktionen über energetische Kopplung (ATP aus B 10.1 bekannt).

Vorschläge für Experimente

  •  „Freiwilligkeit" einer endothermen Reaktion: Beim Auflösen von 8 Brausetabletten in max. 50 ml Wasser sinkt die Temperatur deutlich ab. (Veranschaulichung eines offenen Systems; geordnetes System (Tablette) wird ungeordnetes System: Entropiezunahme, aber endotherm) (S).

  • „Freiwilligkeit" einer endothermen Reaktion: In einem Becherglas Bariumhydroxid-Oktahydrat und Ammoniumthiocyanat im Volumenverhältnis 1:1 mischen; Becherglas auf angefeuchtetes Papierhandtuch stellen: Papierhandtuch friert fest, da Abkühlung auf Temperaturen unter dem Gefrierpunkt.

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