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'''Thermochemie''' ist die Lehre von [[Energie]] und [[Wärme]], die bei [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktionen]] umgesetzt wird. Während einer Reaktion oder einer [[Phasenumwandlung]] kann Energie freigesetzt oder aufgenommen werden. Die Thermochemie legt dabei den Fokus auf die [[Quantifizierung]] des Energieaustausches, meist auf den Austausch zwischen [[Physikalisches System|System]] und [[Physikalisches System#Umgebung und Systemgrenze|Umgebung]]. Man bedient sich der Thermochemie, um [[Reaktant|Edukt-]] und [[Produkt (Chemie)|Produktmengen]] einer Reaktion vorherzusagen. In Kombination mit [[Entropie]]<nowiki/>bestimmung kann sie auch genutzt werden, um vorherzusagen ob eine Reaktion spontan abläuft oder nicht.

[[Endotherme Reaktion]]en nehmen dabei Energie auf, während [[exotherme Reaktion]]en Wärme freisetzen. Die Thermochemie verbindet dabei die Konzepte der [[Thermodynamik]] mit dem Konzept von Energie in Form [[chemische Bindung|chemischer Bindungen]]. Das Thema beinhaltet üblicherweise Berechnungen von Größen wie [[Wärmekapazität]], [[Reaktionsenthalpie]], Entropie, [[Freie Enthalpie|freier Enthalpie]] und Energie.

== Geschichte ==
[[Datei:Ice-calorimeter.jpg|250px|mini|Das erste [[Kalorimeter #Eiskalorimeter|Eis-Kalorimeter]] der Welt, im Winter 1782/83 von [[Antoine Lavoisier]] und [[Pierre-Simon Laplace]] benutzt, um die Enthalpien verschiedener chemischer Vorgänge zu bestimmen.]]
Die Thermochemie basiert auf zwei Modellannahmen. In einer modernen Formulierung kann man diese wie folgt ausdrücken:<ref>{{Literatur |Autor=Pierre Perrot |Titel=A to Z of thermodynamics |Verlag=Oxford University Press |Ort=Oxford; New York |Datum=1998 |ISBN=0-19-856556-9 |Seiten=}}</ref>

#Das [[Postulat]] von [[Antoine Lavoisier|Lavoisier]] und [[Pierre-Simon Laplace|Laplace]] (1780): Die bei einer beliebigen Umwandlung umgesetzte Energiemenge ist gleich der negativen Energiemenge bei der entgegengesetzt ablaufenden Umwandlung.<ref>{{Literatur |Autor=Frederick Hutton Getman |Titel=Outlines of Theoretical Chemistry |Verlag=John Wiley & sons |Ort=New York |Datum=1918 |Seiten=290 |Online={{Google Buch |BuchID=En83AAAAMAAJ |Seite=290}}}}</ref>
#Der [[Satz von Hess]] (1840): Die Enthalpieänderung einer Reaktion hängt nur von dem Anfangs- und Endzustand ab, aber nicht vom Weg, auf dem diese erreicht wurden.

Diese Annahmen waren die Vorläufer des [[Erster Hauptsatz der Thermodynamik|ersten Hauptsatzes der Thermodynamik]] (1845) und ermöglichten seine Formulierung.

Lavoisier, Laplace und [[Germain Henri Hess|Hess]] waren ebenfalls an der Definition der [[Spezifische Wärmekapazität|spezifischen Wärmekapazität]] und der [[Latente Wärme|latenten Wärme]] beteiligt, auch wenn schließlich [[Joseph Black]] die abschließenden Beiträge zu der Entwicklung des Konzepts des latenten Wärmetransports geleistet hat.

[[Gustav Robert Kirchhoff|Gustav Kirchhoff]] zeigte 1858, dass die Änderung der [[Reaktionsenthalpie]] durch die Änderung der Wärmekapazität von [[Reaktant]]en zu Produkten gegeben ist:

:<math>\frac {\mathrm{d}H} {\mathrm{d}T} = C_\mathrm{p} </math>.

Die [[Integralrechnung|Integration]] dieser Gleichung erlaubt die Evaluierung der Reaktionsenthalpie bei einer Temperatur A aus den Messergebnissen bei einer anderen Temperatur B.<ref>{{Literatur|Autor=Peter W. Atkins, Julio De Paula|Titel=Physikalische Chemie|Auflage=5.|Verlag=Wiley-VCH|Ort=Weinheim|Datum=2013|Seiten=75|ISBN=978-3-527-33247-2}}</ref>

== Kalorimetrie ==
Die Bestimmung von Enthalpieänderungen wird mittels der [[Kalorimetrie]] durchgeführt, üblicherweise in einem geschlossenen Behältnis, in welchem der zu beobachtende Prozess abläuft. Die Temperatur des Behältnisses wird durch ein [[Thermometer]] oder ein [[Thermoelement]] überwacht und grafisch gegen die Zeit aufgetragen. Moderne [[Kalorimeter]] sind in der Regel mit Digitalsensoren und Software versehen, um Ergebnisse schnell zur Auswertung bereitzustellen. Ein Beispiel dafür ist die [[Dynamische Differenzkalorimetrie]] (engl. ''differencial scanning calorimetry'', kurz ''DSC'').

== Systeme ==
Verschiedene thermodynamische Definitionen können in der Thermochemie sehr hilfreich sein. Ein ''[[Thermodynamisches System|System]]'' ist definiert als exakt der Teil des Universums, der analysiert werden soll. Alles außerhalb des Systems ist als ''Umgebung'' definiert. Beispiele für ein System sind:
* ein (vollständig) [[Abgeschlossenes System (Thermodynamik)|isoliertes System]], welches weder Energie noch Materie mit der Umgebung austauschen kann, in erster Näherung also ein [[Bombenkalorimeter]]
* ein thermisch isoliertes System, das weder Wärme noch Materie, dafür aber mechanische Arbeit austauschen kann, z. B. ein [[Kolben (Technik)|Kolben]] oder ein [[Ballon]]
* ein mechanisch isoliertes System, das weder mechanische Arbeit noch Materie, dafür aber Wärme austauschen kann, z. B. ein ''offenes'' Bombenkalorimeter
* ein [[Offenes System (Thermodynamik)|offenes System]], welches sowohl Materie als auch Energie frei mit der Umgebung austauschen kann, z. B. ein Topf kochendes Wasser.

== Prozesse ==
Ein System unterliegt einem Prozess wenn sich eine oder mehrere seiner [[Zustandsgröße|thermodynamischen Eigenschaften]] ändern. Ein Prozess bezieht sich immer auf die [[Zustandsänderung#Thermodynamik|Veränderung eines Zustandes]].
* Ein [[isothermer Prozess]] tritt auf, wenn die Temperatur des Systems gleich bleibt.
* Ein [[isobarer Prozess]] tritt auf, wenn der Druck des Systems konstant bleibt.
* Ein [[adiabatisch]]er Prozess tritt auf, wenn kein [[Wärmeaustausch]] mit der Umgebung stattfindet.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Teilbereiche der Chemie}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4078260-8}}

[[Kategorie:Teilgebiet der Chemie]]
[[Kategorie:Thermodynamik]]

Thermochemie - Versionsgeschichte

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