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Schmelzenthalpie

Die Schmelzenthalpie (engl. enthalpy of fusion, veraltet auch Schmelzwärme oder Schmelzenergie, wobei letzter Begriff genaugenommen etwas anderes bedeutet, s. u.) bezeichnet die Energiemenge, die benötigt wird, um eine Stoffprobe an ihrem Schmelzpunkt bei konstantem Druck (isobar) zu schmelzen, also vom festen in den flüssigen Aggregatzustand zu überführen.

Die zugeführte Energie wird dazu aufgewendet, anziehende intermolekulare Kräfte zwischen den Teilchen (Atome, Moleküle oder Ionen) der Probe zu überwinden, so dass beim Schmelzen die Geschwindigkeit der Teilchen und damit die Temperatur des Stoffes nicht ansteigen (unendliche Wärmekapazität).

Die Schmelzenthalpie eines Stoffes weist den gleichen Betrag auf wie die Kristallisationsenthalpie, die bei seiner Kristallisation frei wird. Um zu kennzeichnen, dass die Probe (das System) beim Schmelzen Energie aufnimmt und beim Erstarren abgibt/verliert, weist die Schmelzenthalpie ein positives und die Kristallisationsenthalpie ein negatives Vorzeichen auf:

Größen und Einheiten Bearbeiten

Schmelzenthalpie Bearbeiten

Die Schmelzenthalpie ist eine Energie. Im Internationalen Größensystem (ISQ) hat sie daher die Dimension

und somit im Internationalen Einheitensystem (SI) die kohärente Einheit Joule:

Spezifische Schmelzenthalpie Bearbeiten

Die zur Schmelzenthalpie gehörige Stoffkonstante ist die spezifische Schmelzenthalpie . Sie ist die Schmelzenthalpie einer Probe des Stoffes, bezogen auf die Masse der Probe:

Sie wird dementsprechend in der Einheit Joule pro Kilogramm angegeben:

Molare Schmelzenthalpie Bearbeiten

In der Chemie ist statt der spezifischen die molare Schmelzenthalpie gebräuchlich. Sie ist die Schmelzenthalpie, bezogen auf die Stoffmenge :

Die Einheit lautet somit Joule pro Mol:

Um bei typischen Stoffen handliche Zahlenwerte zu erhalten, werden die Werte der molaren Schmelzenthalpie gewöhnlich nicht in Joule pro Mol (J/mol), sondern in Kilojoule pro Mol (kJ/mol) angegeben. Beim Rechnen mit molaren Enthalpien in kJ/mol ist zu beachten, dass diese Einheit nicht kohärent ist.

Die spezifische Schmelzenthalpie und die molare Schmelzenthalpie lassen sich mithilfe der molaren Masse des betrachteten Stoffs ineinander umrechnen:

Das von der IUPAC für die molare Schmelzenthalpie empfohlene Größenzeichen lautet abweichend .

Zusammenhang mit der Schmelzenergie Bearbeiten

Die Schmelzenthalpie ergibt sich aus der Differenz der Enthalpie des gebildeten flüssigen und der Enthalpie des umgewandelten festen Stoffes:

Analog ergibt sich die Schmelzenergie aus der Differenz deren inneren Energien:

Aufgrund der fundamentalen thermodynamischen Beziehung

ergibt sich damit folgender Zusammenhang zwischen Schmelzenthalpie und -energie:

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ ISO 80000-5:2007, Quantities and units — Part 5: Thermodynamics, korrigierte Fassung vom 1. Juni 2011.
  2. ↑ ISO 80000-9:2009, Quantities and units — Part 9: Physical chemistry and molecular physics, 1. April 2009. Korrigiert durch: ISO 80000-9:2009/Amd.1:2011, Amendment 1 to ISO 80000-9:2009, 1. Juni 2011.
  3. E. R. Cohen, T. Cvitas, J. G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H. L. Strauss, M. Takami, A. J. Thor: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge 2008.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Schmelzenthalpie H fus displaystyle textstyle H text fus engl enthalpy of fusion veraltet auch Schmelzwarme oder Schmelzenergie wobei letzter Begriff genaugenommen etwas anderes bedeutet s u bezeichnet die Energiemenge die benotigt wird um eine Stoffprobe an ihrem Schmelzpunkt bei konstantem Druck isobar zu schmelzen also vom festen in den flussigen Aggregatzustand zu uberfuhren Die zugefuhrte Energie wird dazu aufgewendet anziehende intermolekulare Krafte zwischen den Teilchen Atome Molekule oder Ionen der Probe zu uberwinden so dass beim Schmelzen die Geschwindigkeit der Teilchen und damit die Temperatur des Stoffes nicht ansteigen unendliche Warmekapazitat Die Schmelzenthalpie eines Stoffes weist den gleichen Betrag auf wie die Kristallisationsenthalpie die bei seiner Kristallisation frei wird Um zu kennzeichnen dass die Probe das System beim Schmelzen Energie aufnimmt und beim Erstarren abgibt verliert weist die Schmelzenthalpie ein positives und die Kristallisationsenthalpie ein negatives Vorzeichen auf H fus H erstarr gt 0 displaystyle textstyle H text fus H text erstarr gt 0 Inhaltsverzeichnis 1 Grossen und Einheiten 1 1 Schmelzenthalpie 1 2 Spezifische Schmelzenthalpie 1 3 Molare Schmelzenthalpie 2 Zusammenhang mit der Schmelzenergie 3 Siehe auch 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseGrossen und Einheiten BearbeitenSchmelzenthalpie Bearbeiten Die Schmelzenthalpie ist eine Energie Im Internationalen Grossensystem ISQ hat sie daher die Dimension dim H fus L 2 M T 2 displaystyle dim H text fus mathsf L 2 cdot mathsf M cdot mathsf T 2 nbsp und somit im Internationalen Einheitensystem SI die koharente Einheit Joule 1 H fus k g m 2 s 2 J displaystyle left H text fus right frac mathrm kg cdot mathrm m 2 mathrm s 2 mathrm J nbsp Spezifische Schmelzenthalpie Bearbeiten Die zur Schmelzenthalpie gehorige Stoffkonstante ist die spezifische Schmelzenthalpie h fus displaystyle textstyle h text fus nbsp Sie ist die Schmelzenthalpie einer Probe des Stoffes bezogen auf die Masse m displaystyle textstyle m nbsp der Probe h fus H fus m displaystyle h text fus frac H text fus m nbsp Sie wird dementsprechend in der Einheit Joule pro Kilogramm angegeben 1 h fus J k g displaystyle left h text fus right frac mathrm J mathrm kg nbsp Molare Schmelzenthalpie Bearbeiten In der Chemie ist statt der spezifischen die molare Schmelzenthalpie H m fus displaystyle textstyle H text m fus nbsp gebrauchlich Sie ist die Schmelzenthalpie bezogen auf die Stoffmenge n displaystyle textstyle n nbsp H m fus H fus n displaystyle H text m fus frac H text fus n nbsp Die Einheit lautet somit Joule pro Mol 2 H m fus J m o l displaystyle left H text m fus right frac mathrm J mathrm mol nbsp Um bei typischen Stoffen handliche Zahlenwerte zu erhalten werden die Werte der molaren Schmelzenthalpie gewohnlich nicht in Joule pro Mol J mol sondern in Kilojoule pro Mol kJ mol angegeben Beim Rechnen mit molaren Enthalpien in kJ mol ist zu beachten dass diese Einheit nicht koharent ist Die spezifische Schmelzenthalpie und die molare Schmelzenthalpie lassen sich mithilfe der molaren Masse M m n displaystyle M tfrac m n nbsp 2 des betrachteten Stoffs ineinander umrechnen h fus H m fus M displaystyle h text fus frac H text m fus M nbsp Das von der IUPAC fur die molare Schmelzenthalpie empfohlene Grossenzeichen lautet abweichend D fus H displaystyle textstyle mathrm Delta text fus H nbsp 3 Zusammenhang mit der Schmelzenergie BearbeitenDie Schmelzenthalpie ergibt sich aus der Differenz der Enthalpie H l displaystyle H text l nbsp des gebildeten flussigen und der Enthalpie H s displaystyle H text s nbsp des umgewandelten festen Stoffes D fus H H l H s displaystyle Delta text fus H H text l H text s nbsp Analog ergibt sich die Schmelzenergie aus der Differenz deren inneren Energien D fus U U l U s displaystyle Delta text fus U U text l U text s nbsp Aufgrund der fundamentalen thermodynamischen Beziehung H U p V displaystyle H U p cdot V nbsp dd ergibt sich damit folgender Zusammenhang zwischen Schmelzenthalpie und energie D fus H D fus U p V l V s displaystyle Delta text fus H Delta text fus U p cdot left V text l V text s right nbsp Siehe auch BearbeitenVerdampfungsenthalpie Spezifische WarmekapazitatWeblinks BearbeitenBestimmen der spezifischen Schmelzwarme von Eis PDF 111 kB Einzelnachweise Bearbeiten a b ISO 80000 5 2007 Quantities and units Part 5 Thermodynamics korrigierte Fassung vom 1 Juni 2011 a b ISO 80000 9 2009 Quantities and units Part 9 Physical chemistry and molecular physics 1 April 2009 Korrigiert durch ISO 80000 9 2009 Amd 1 2011 Amendment 1 to ISO 80000 9 2009 1 Juni 2011 E R Cohen T Cvitas J G Frey B Holmstrom K Kuchitsu R Marquardt I Mills F Pavese M Quack J Stohner H L Strauss M Takami A J Thor Quantities Units and Symbols in Physical Chemistry IUPAC Green Book 3rd Edition 2nd Printing IUPAC amp RSC Publishing Cambridge 2008 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Schmelzenthalpie amp oldid 238018955