Ist die Synthese von Ammoniak unter Standardbedingungen exergonisch bzw thermodynamisch möglich?

Question

Aufgabe:

1)

Ist die Synthese von Ammoniak unter Standardbedingungen exergonisch bzw. thermodynamisch möglich?

Ist die Reaktion reversibel, unter welchen Bedingungen? Wenn nein, wieso nicht?

2) Bei welcher Temperatur verläuft die CO-Bildung exergonisch?

Problem:

Müsste man das mit der Gibbs-Helmholtz-Gleichung bestimmen?

Woher weiss man bei 1) ob die Reaktion freiwillig abläuft,nur anhand der RG? Kann man denn die Entropieänderung anhand der Reaktionsgleichung abschätzen?

Ich würde euch herzlichst um eine Erklärung bitten...diese Thematik ist mir stets unklar bei der Energetik:/

Answer 1

Salut Marius

Ist die Synthese von Ammoniak unter Standardbedingungen exergonisch bzw. thermodynamisch möglich?

Unter Standardbedingungen verläuft die Ammoniaksynthese exotherm und exergonisch.

Ist die Reaktion reversibel, unter welchen Bedingungen? Wenn nein, wieso nicht?

Hin- und Rückreaktion gehen gleichzeitig und ungestört vonstatten. Die Umsetzung erfolgt in einem geschlossenen System. Somit ist die Reaktion reversibel.

Müsste man das mit der Gibbs-Helmholtz-Gleichung bestimmen?

Mit der Gibbs - Helmholtz - Gleichung kannst du herausfinden, ob es sich um eine exergonische oder endergonische Reaktion handelt:

ΔG_R⁰  =  ΔH_R⁰ - T *  ΔS_R⁰

ΔG < 0   ⇒   exergonische Reaktion (Reaktion läuft freiwillig ab).

ΔG   > 0   ⇒  endergonische Reaktion (Reaktion läuft nicht freiwillig ab).

Kann man denn die Entropieänderung anhand der Reaktionsgleichung abschätzen?

3 H₂ (g)  +  N₂ (g)   ⇌   2 NH₃ (g)

Die Entropie nimmt dann zu, wenn sich auf der Produktseite mehr Teilchen befinden als bei den Edukten (oder wenn sich Flüssigkeiten oder Gase aus einem Feststoff bilden bzw. aus Flüssigkeiten Gase, was aber hier natürlich nicht zutrifft.)

Schöne Grüße :)

Comments

Erst einmal vielen Dank...

Ich hätte noch kurz ein paar Fragen:

Kann man die Frage ob die Reaktion möglich ist bzw. ob sie endo- bzw. exergonisch ist anhand der RG abschätzen oder muss man auch hier rechnen (wobei mir die Rechnung natürlich (durch Sie zusätzlich) klar ist!)

Woher wissen Sie bei Ammoniak, dass die Reaktion ungestört vonstatten geht und, sie reversibel ist und im isolierten Zustand stattfinden muss? Kann man das berechnen? Wie geht man hier genau vor?

Meine letzte Frage wäre zur Entropieänderung, Sie meinten, dass wenn sich auf der Produktseite mehr Teilchen befinden als auf der Eduktseite...ist das bei einer RG überhaupt möglich? Die Eduktseite muss doch immer ausgeglichen zur Produktseite sein durch Koeffizienten etc. Wie macht denn dann diese Aussage genau Sinn?

Danke nochmals;)

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Kann man die Frage ob die Reaktion möglich ist bzw. ob sie endo- bzw. exergonisch ist anhand der RG abschätzen oder muss man auch hier rechnen (wobei mir die Rechnung natürlich (durch Sie zusätzlich) klar ist!)

Ob eine Reaktion exergonisch oder endergonisch abläuft, wird berechnet.

Woher wissen Sie bei Ammoniak, dass die Reaktion ungestört vonstatten geht und, sie reversibel ist und im isolierten Zustand stattfinden muss?

Sei mir nicht böse, aber du musst dich bitte auch selbst einmal mit der Ammoniaksynthese und dem dahinterstehenden Reaktionsmechanismus beschäftigen.

Sie meinten, dass wenn sich auf der Produktseite mehr Teilchen befinden als auf der Eduktseite...ist das bei einer RG überhaupt möglich? Die Eduktseite muss doch immer ausgeglichen zur Produktseite sein durch Koeffizienten etc. Wie macht denn dann diese Aussage genau Sinn?

Ich hatte dir doch oben die Reaktionsgleichung aufgeschrieben:

3 H₂ (g)  +  N₂ (g)  ⇌  2 NH₃ (g)

Links hast du 4 mol Gas, rechts hingegen nur 2 und das ist in keinster Weise ungewöhnlich. Du meintest wahrscheinlich, dass die Anzahl der beteiligten Atome rechts und links des Reaktionspfeils gleich sein muss, was richtig wäre und hier auch gegeben ist.

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Vielen Dank.

Zur Ammoniaksynthese, klar Sie haben recht, man muss sich erkundigen und damit befassen aber wie sollte man auf sowas in der Klausur kommen, man ist ja nicht auf jede beliebige Reaktion vorbereitet-deshalb meine Frage diesbezüglich.

Nimmt also bei der Ammoniaksynthese die Entropie ab?

Könnten Sie eventuell noch eine Antwort zu 2) geben: Bei welcher Temperatur verläuft die CO-Bildung exergonisch?

Da wäre ich Ihnen sehr dankbar...

Mir war  ebenso ein Diagramm unklar (s. andere Frage) scheinbar scheint lul jedoch nicht mehr zu antworten...:/

Gruß

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Nimmt also bei der Ammoniaksynthese die Entropie ab?

Die Reaktionsgleichung zeigt dir, dass die Anzahl der Gasteilchen und somit die Entropie abnimmt.

Könnten Sie eventuell noch eine Antwort zu 2) geben: Bei welcher Temperatur verläuft die CO-Bildung exergonisch?

C (s) + CO₂ (g)   →   2 CO (g)

Für ΔG bei 850°C erhält man - 25,67 kJ/mol   ⇒   exergonische Reaktion, da ΔG < 0.

Die Berechnung hierfür ist ziemlich schreibaufwendig. Bei Interesse bitte als neue Frage posten.

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Vielen vielen Dank! Sie haben mir sehr geholfen....ich habe die ganze Zeit gekämpft, ich hatte externe Kurse und hab somit einige Stunden verpasst und nun habe ich alles verstanden...komischerweise wurde mein Beitrag gemeldet, was die CO-Bildung angeht...kann mir nicht erklären warum:/