Reaktionsenthalpie aus Bindungsenthalpien

Addiere die mittleren Enthalpien aller Bindungen, die in den Edukten getrennt werden, und ziehe die Summe für alle Produktbindungen ab: ΔrH≈ΣD(gebrochen)−ΣD(gebildet). Für H₂+Cl₂→2HCl ergeben Tabellenwerte 436+243−2·431=−183 kJ/mol. Das negative Vorzeichen bedeutet eine exotherme Reaktion. Zähle jede Bindung mit ihrem stöchiometrischen Faktor. Die Rechnung ist eine Schätzung, weil ein bestimmter Bindungstyp in verschiedenen Molekülen unterschiedliche Werte haben kann. Bei genauen Aufgaben sind Standardbildungsenthalpien vorzuziehen. Achte darauf, dass Bindungszahlen und Reaktionskoeffizienten auf genau dieselbe Reaktionsgleichung bezogen bleiben. Vergleiche den Wert daher als Näherung, nicht als Messwert.

Eine Bindung zu trennen erfordert Energiezufuhr, daher ist ihr Beitrag positiv. Wenn neue Bindungen entstehen, wird Energie frei; dieser Betrag wird abgezogen. Deshalb lautet die Vorzeichenregel „gebrochen minus gebildet“. Bei der HCl-Bildung kostet das Trennen von H−H und Cl−Cl zusammen 679 kJ pro mol Reaktion. Die Bildung zweier H−Cl-Bindungen setzt 862 kJ frei. Die Differenz −183 kJ/mol ist negativ. Dreht man die Reihenfolge um, erhält man das falsche Vorzeichen und würde eine exotherme Reaktion fälschlich als endotherm einordnen. Der Betrag jeder Bindungsenergie ist positiv; das Vorzeichen entsteht erst aus der Bilanz von Bruch und Bildung.

Nein. Tabellenwerte mitteln über Bindungen desselben Typs in unterschiedlichen Molekülen und chemischen Umgebungen. Eine C−H-Bindung in Methan muss nicht genau dieselbe Enthalpie wie eine C−H-Bindung in einem anderen Molekül besitzen. Darum kann die Schätzung von einer kalorimetrischen Messung oder einer Rechnung mit Standardbildungsenthalpien abweichen. Die Bindungsenthalpie bezieht sich üblicherweise auf das homolytische Trennen gasförmiger Moleküle. Achte auf Aggregatzustände und darauf, ob die Tabelle mittlere oder spezifische Werte nennt. Die Methode ist gut für Vorzeichen und Größenordnung. Die Mittelung erklärt, warum selbst präzise Tabellenwerte für einzelne Verbindungen keine exakte Reaktionsenthalpie garantieren.

Beide Methoden folgen der Energieerhaltung, verwenden aber unterschiedliche Datengrundlagen. Die Bindungsenthalpiemethode zerlegt eine Reaktion in einzelne Bindungen und nutzt mittlere tabellierte D-Werte. Der Hesssche Satz addiert dagegen Standardbildungsenthalpien der konkreten Stoffe mit ihren stöchiometrischen Koeffizienten. Dadurch ist die Hess-Rechnung in der Regel genauer, sofern passende und verlässliche Bildungsenthalpien vorliegen. Eine Bindungsenthalpie ist besonders nützlich, wenn Strukturänderungen verglichen oder nur Bindungsdaten gegeben sind. Vermische die beiden Tabellenarten nicht, denn sie beschreiben andere Referenzprozesse. Beide Wege müssen denselben Standardzustand und dieselbe Reaktionsrichtung verwenden, damit Vorzeichen und Zahlen vergleichbar sind.

Häufig wird eine Doppelbindung nur einmal oder eine mehrfach vorkommende Bindung nicht mit dem Koeffizienten gezählt. Lies deshalb die ausgeglichene Reaktionsgleichung und zeichne vor dem Rechnen die Edukt- und Produktstrukturen. Eine Doppelbindung enthält eine σ- und eine π-Bindung, wenn die Tabelle diese getrennt aufführt; dann ist die passende Konvention nötig. Prüfe außerdem, dass die stöchiometrischen Mengen auf ein Mol Reaktion bezogen sind. Für die Beispielreaktion entstehen zwei H−Cl-Bindungen, also muss 2·D(H−Cl) abgezogen werden. Der abschließende Vorzeichencheck sollte zum erwarteten Energiebild passen. Wenn eine Reaktion in umgekehrter Richtung geschrieben wird, kehrt sich auch das Vorzeichen der geschätzten Enthalpie um.