Reaktionsenthalpie einer endothermen Reaktion - Einführung der Entropie mit Cobra SMARTsense

Prinzip

In diesem Versuch wird die endotherme Reaktion von Bariumhydroxid mit Ammoniumthiocyanat untersucht. Dabei nimmt das System Wärme aus der Umgebung auf, was zu einer deutlichen Temperatursenkung führt. Mithilfe eines Kalorimeters wird die Temperaturänderung gemessen und daraus die molare Reaktionsenthalpie berechnet. Anschließend können die ermittelten Werte mit Literaturwerten verglichen und mögliche Ursachen für Abweichungen diskutiert werden. Darüber hinaus wird die Rolle der Entropie als treibende Kraft für die freiwillige Reaktion deutlich.

Der Versuch kann mit dem mitgelieferten Rührstab oder alternativ mit einem Magnetrührer (siehe empfohlenes Zubehör) durchgeführt werden.

Aufgaben

1. Die Lernenden bauen ein einfaches Schülerkalorimeter auf.  
2. Sie messen die Temperaturänderung nach Zugabe von Ammoniumthiocyanat zu einer Bariumhydroxidlösung.
3. Sie berechnen die molare Reaktionsenthalpie und vergleiche den ermittelten Wert mit dem Literaturwert und diskutieren mögliche Ursachen für Abweichungen.

Lernziele

Die Lernenden vertiefen ihre Kenntnisse zu endothermen Prozessen und lernen, chemische Vorgänge mit der Reaktionsenthalpie in Verbindung zu setzen. Sie bauen dazu ein einfaches Kalorimeter auf und analysieren die endotherme Reaktion von Bariumhydroxid mit Ammoniumthiocyanat mittels Temperaturmessung. Darüber hinaus wird die Bedeutung der Entropie für die Spontanität chemischer Reaktionen verständlich. Die Lernenden sollen zudem erkennen, wie experimentelle Ergebnisse von Literaturwerten abweichen können und welche Ursachen diese Abweichungen haben.

Vorteile

• Einfache Durchführung und Förderung des technischen Verständnisses mit einem selbst zusammenbaubaren Kalorimeter aus Standardlaborgeräten.
• Verdeutlicht anschaulich die Rolle der Entropie als treibende Kraft chemischer Reaktionen.
• Hoher Alltagsbezug (z. B. Erklärung der Funktionsweise von Kältekompressen).
• Abitur-relevanter Versuch aus der Thermodynamik (Enthalpie und Entropie).
• Quantitative Auswertung durch Nutzung digitaler Sensoren (Cobra SMARTsense).
• Kombination von klassischem Schulversuch und moderner Messwerterfassung.
• Möglichkeit zur Diskussion von Messabweichungen im Vergleich zu Literaturwerten.
• Schnelle und einfache Versuchsvorbereitung (Versuchsanleitung und Gefährdungsbeurteilung verfügbar).