Energiediagramm interpretieren

[Topper Harley]

Ja es geht um solche Energiediagramme, wie zum Bsp bei Sn1 und Sn2 reaktionen.
Ich hoffe ihr wisst in etwa wie die aussehen :D

Bsp. Sn1
Also anfangs liegen ja die Edukte vor (energiediagramm waagerecht auf mittelhoher Energiestufe.

Bildung ÜZ1
Energie steigt an. (weil Energie zur Spaltung der Stoffe benötigt wird oder?)

Dann das Zwischenprodukt. (carbenium Ion)
Energiestufe sinkt minimal
Warum?




Als nächstes der ÜZ2, energiestufe steigt minimal, ca. auf das level von ÜZ1.

Dann fällt die Energiestufe rapide, sogar tiefer als die von den Edukten.
Die Produkte liegen jetzt vor.
Warum haben die eine geringere Energiestufe als die Edukte?


Noch andere Fragen:
Wir geben 2 Stoffe zusammen und eine Reaktion findet statt.
Dabei wird ein Tempanstieg gemessen.

Was kann man aus dieser Information (Tempanstieg) interpretieren?
Exotherm oder Endotherm?


Andere Frage:
Es gibt ja wohl endotherme Reaktion die von selber ablaufen (ist das nicht widersprüchlich?)
Als Bsp. die Verdunstung von Wasser wenn man ausm Badesee steigt. Kann mir das jmd erklären?

[Cabrinha]

Bei Deinen Produkten handelt es sich hauptsächlich um die thermodynamisch stabilen.... durch geeignete Wahl der Edukte ist dann die rel. pot Energie der Edukte höher als die der Produkte!

Der Grund, warum die Zwischenstufe etwas energetisch abgesenkt ist, liegt in der TAtsache begründet, daß sie stabiler ist, als die idR sehr selten nachweisbaren ÜZ, so daß daß die Zwischenstufe relativ langlebig, also mit Analytik (NMR, Mikrowelle, IR..) nachweisbar ist!

Die Verdunstung von Wasser auf der Haut findet deshalb freiwillig statt, da jede Menge Entropie erzeugt wird. Der Übergang von flüssig nach gasförmig ist entropisch begünstigt.... obwohl die Verdampfungsenthalpie von Wasser natürlich positiv ist!

[Topper Harley]

Also kann man daraus folgen dass unstabile Stoffe sehr reaktiv sind, und dadurch ein hohes "Energiepotenzial" haben?

Woran erkenne ich einen instabilen/stabilen Stoff?

hohe En Differenz?

[Cabrinha]

Das hat nichts mit EN zu tun... man kann da auch nicht von "instabilen Stoffen" sprechen. Du kannst keine Aussage treffen, wieviel Energie eine Substanz besitzt, sondern nur relativ zu anderen ist das möglich. (1. HS der Thermodynamik, die Energie in einem abgeschlossenen System ist konstant, man kann immer nur deltaU berechnen, nicht U direkt)

z.B. kannst Du sagen, daß die CArbonylfunktion eines Säurechlorides Reaktiver als die Carboxylfunktion ist. (höhere bildungsenthalpie des Säurechlorids)

Man kann mit der Thermodynamik im Hinterkopf die Änderung der Gibbsenergie einer Reaktion berechnen. Die mol. Standardbildungsenthalpie eine Säurechlorids müßte also größer sein, als die der jeweiligen CArbonsäure.

[Topper Harley]

Uiuiuiu ich hoffe mal Kinetik und Thermodynamik kommt nicht dran :shock:

Diese ganzen Begriffe konnte ich vor 2 Jahren mal.

Gibt es nicht so ein paar Standardweisheiten? Die Prüfung wird sich im Bereich von organischen Säuren, Estern, Seifen, Makromolekülen bewegen.

Was ist denn wenn man Temperaturanstieg bei einer Reaktion feststellt.
Was kann man daraus folgern?

[alpha]

Wenn ein starker Temperaturanstieg beobachtet wird, so deutet das auf eine enthlpisch begünstigte Reaktion hin - das heisst, die Reaktion ist mit grosser Sicherheit ziemlich spontan - Das bedeutet, die Produkte liegen energetisch tiefer als die Edukte...

Standardweisheiten? - Wenn mesomere Grenzsturkturen verloren gehen --> schlecht.
So ist die Bildung des Amids aus dem Ester begünstigt... - Auch wenn keine Grenzstrukturen dazukommen, sie werden wichtiger, was gut ist...
Wenn solche hinzukommen --> gut.
Wenn Gase entstehen ---> gut, wenn solche verbraucht werden --> schlecht.


Grüsse
alpha

[Topper Harley]

So ist die Bildung des Amids aus dem Ester begünstigt... - Auch wenn keine Grenzstrukturen dazukommen, sie werden wichtiger, was gut ist...
Wenn solche hinzukommen --> gut.

Was meinst du damit?
Was haben denn Amide mit Estern zu tun? Amid ist doch die NH² gruppe oder nicht?
Ist das eine wichtige Reaktion? (die ich nicht kenne?)

Wie definierst du die begriffe gut und schlecht?
In welchem Sinne ist das gemeint.

Wenn Mesomerie verloren geht, geht auch Stabilität verloren und das Energiepotenzial steigt an? Oder wie meinst du das?

Warum ist es gut/ schlecht wenn Gase entstehen/verbraucht werden? Worauf weist Gasentstehung hin?
Fragebn über Fragen :-)

Aber vielen Dank schonmal für eure Hilfe.

[Cabrinha]

Es geht dabeiu auch wieder um entropische Dinge... wenn bei einer reaktion richtig viel Gas entsteht, z.B. bei einer Diazoniumverbindung, die dann in Form eines Sandmeyers Stickstoff bildet.... das ist entropisch wahnsinnig begünstigt, da der Stickstoff dann dem GGW entzogen wird, womit die Reaktion fast vollständig auf die Produktseite geogen wird.

Wenn aus wenigen Teilchen in einer Reaktion viele werden, z.B. durch Abspaltung von Wasser und Gasen, (sagen wir mal: aus zwei Eduktmolekülen wird ein Produktmolekül, ein mal Wasser und einmal ein GAs wie CO2), dann ist das vorteilhaft!

Als kleines Beispiel: Ich sollte Mannose mit Isopropylidenschutzgruppen ausstatten. Es handelt sich da formal um zweifache Umsetzung mit Aceton (Acetalbildung) unter zweifacher Abspaltung von Wasser. Aus drei Eduktmolekülen würden dabei 3 Produktmoleküle ( 1 mal der "Zucker", zweimal Wasser). Die Reaktion verläuft aber nicht glatt!

Nehme ich hingegen statt Aceton Acetondimethylketal (2,2-Dimethoxypropan), So werden aus drei Eduktmolekülen fünf Produktmoleküle (1 "Zucker", 4 mal Methanol)... ich mache mir also die Entropie zu Nutze, um die Reaktion nach meinen Wünschen zu steuern. Das ist aber nur möglich, wenn ich Dimethoxypropan in großen Mengen zur Verfügung habe. (Die Bildung ist entropisch benachteiligt, aus drei Molekülen Edukt werden zwei Produktmoleküle)
Ich kann also auf Kosten dieser Zweiten Reaktion die erste "boosten"!

[Topper Harley]

Kann ich Entropie so zusammenfassen wie du es sagst?

Also dass eine Reaktion begünstigt abläuft wenn aus wenigen Edukten viele Produkte entstehen?
in meiner Mappe steht auch:
Bestreben nach dem totalem Chaos
Beeinflussbar durch Temp Erhöhunh/erniedrigung


In welcher Beziehung stehen Entropie und Enthalpie zueinander?

Verzeih mir meine Dummheit, aber auf dem Gebiet weiss ich echt garnix mehr.

[Cabrinha]

Ich bin auch kein PC-FAn, aber die PC (Thermodynamik, Quantenmechanik,...) vermittelt Dir nunmal die Grammatik in der Chemie!
"Bestreben nach totalem Chaos"... davon habe ich doch gesprochen! Aus wenigen teilchen werden mehr... somit größere Unordnung!

In welcher Beziehung Enthalpie und Entropie stehen?!
G= H-TS

und zur Temperaturänderung: Wenn Deine Synthese richtig heiß wird, so sollte man kühlen... hört sich trivial an, hat aber was mit le-Chatellier zu tun... also mit Reaktionsgleichgewichten! Wird viel Wärme frei, so "erstickst" Du die Reaktion, wenn Du noch heizt (Gleichgewicht wird auf die Eduktseite geschoben)....
Denk mal an HAber-Bosch! 1. Die Reaktion ist entropisch benachteiligt... aus vier Eduktmolekülen werden werden zwei Produktmoleküle und etwas Wärme (deltaH<0). 2. Sie ist kinetisch gehemmt, die startenergie sehr hoch! Deswegen nimmt man Eisenkatalysatoren, die aber wiederum erst ab 500° richtig arbeiten, und die kinetische Hemmung herabsetzen. Das wiederum erhöht aber den Entropieterm der Reaktionsgleichung..... und da bei dieser Reaktion Wärme frei wird (deltaH<0), wird die Reaktion zur Eduktseite geschoben.

AUSWEGE: 1! Hoher Druck..... aus vielen Teilen werden wenige (sie werden "zusammengepreßt" Stichwort äußerer Zwang, Druck bleibt dabei konstant, Le-Chatellier) 2. Entfernung des gebildeten Produktes aus dem Gleichgewicht durch Auswaschen mit Wasser! Die Reaktion versucht dabei dann die ganze Zeit, den Gleichgewichtszustand wieder herzustellen und liefert immer mehr Ammoniak nach!

[alpha]

In welcher Beziehung stehen Entropie und Enthalpie zueinander?

In der Formel von Cabrinha steht H für die Enthalpie, S für die Entropie, falls das nicht klar sein sollte. G ist die Gibbs-Freie-Energie. Sie ist negativ für spontane Reaktionen. Das heisst: Negative Enthalpie-Terme und positive Entropie-Terme sind von Vorteil.
Mit Steigender Temperatur nimmt der Einfluss der Entropie linear zu (T*S), deshalb kannst du da etwas steueren...

Ester umgesetzt mit einem Amin werden zum Amid - das haben sie miteinander zu tun.

gut: Vorwärtsreaktion wird bevorzugt ablaufen
schlecht: Vorwärtsreaktion ist nicht vorteilhaft

Ja, wenn Mesomerie verloren geht, dann steigt das Energiepotential an.


Grüsse
alpha

[cyclobutan]

Hallo,

In der Formel von Cabrinha steht H für die Enthalpie, S für die Entropie, falls das nicht klar sein sollte. G ist die Gibbs-Freie-Energie. Sie ist negativ für spontane Reaktionen. Das heisst: Negative Enthalpie-Terme und positive Entropie-Terme sind von Vorteil.

Die Gleichung G = H - T*S beschreibt nur ein thermodynamisches Potential. Ob G positiv oder negativ ist, hängt allein vom Bezugspunkt G = 0 ab.

Für Reaktionen ist allein ausschlaggebend, wie sich G ändert, also Delta_G = Delta_H - T*Delta_S. Das muss negativ sein für eine thermodynamisch freiwillige Reaktion.


Viele Grüße,
Cyclobutan

[Topper Harley]

Ok, vielen Dank!
Hab mich gestern abend auch noch einmal durch die Kinetik gelesen und da ist mir auch vieles klargeworden.


Aber eine Sache zu Le Chatelier hab ich noch:

Bei exothermen Reaktionen sollte man ja die Temperatur nicht zu hoch steigen lassen, da dann die endotherme Rückreaktion begünstigt wird und die Edukte vermehrt zurückgebildet werden. Ich denke das meinte Cabrinha auch...

Aber grundsätzlich beschleunigt eine Temperaturerhöhung doch eine Reaktion. Ich denke da an diese RGT Regel.
Und wenn man bsw. ein Blatt Papier verbrennt (exotherm) funktioniert dass doch auch besser bei höheren Temperaturen.

Also wie soll man diese Le Chatelier Regel verstehen?
Also dass bei temperaturerhöhung die endotherme Reaktion begünstigt wird, und bei Temperatursenkung die exothermische.

[alpha]

Also erst mal: Die Verbrennung eines Papiers ist ein schlechtes Beispiel für Le Châtelier: Le Châtelier bezieht sich immer auf reversible Reaktionen und auch wenn es streng genommen keine irreversiblen Reaktionen gibt, so ist die Verbrennung von Papier doch besser durch eine irreversible Reaktion beschrieben.

Die RGT-Regel bezieht sich auf Kinetik, wenn ich mich nicht täusche - und ist auf Aktivierungsenergieen bezogen. Da bei einer Temperatursteigerung mehr Energie vorhanden liegt und folglich die Aktivierungsenergie schneller/öfter/wahrscheinlicher erreicht wird. - Aktivierungsenergieen für Elementarreaktionen sind immer positiv und deshalb beschleunigt eine Temperaturerhöhung jede Elementarreaktion (glaube, man darf das schon so sagen...)
ABER: Die Kinetik spielt eigentlich für die Thermodynamik (beschrieben durch Le Châtelier) kaum eine Rolle: Bei höheren Temperaturen stellt sich das Gleichgewicht einfach schneller ein - für eine endoterme Reaktion mehr auf der Produktseite...


@cyclobutan: Dass immer [formel]\Delta_r G^{\circ} = \Delta_r H^{\circ} - T \cdot \Delta_r S^{\circ}[/formel] geschrieben werden sollte, wenn es konkret um eine Reaktion geht, ist schon klar, aber die Formel ist mühsamer zu schreiben

[cyclobutan]

Dass immer [Formel] geschrieben werden sollte, wenn es konkret um eine Reaktion geht, ist schon klar, aber die Formel ist mühsamer zu schreiben

Stimmt schon. Nur hab' ich beim "Beisitzen" in Vordiplomsprüfungen nur zu oft miterlebt, dass das nicht allen klar ist.

Bis dann,
cyclobutan