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Aufgabe - Lösungsenthalpie von Salzen:

Sie füllen ein Kalorimeter (W = 15,3 g) mit Wasser ( = 4,182 ) ) *∙, und lösen ca. 15 g Salz in der Flüssigkeit.

Wie groß ist die Lösungsenthalpie und welche Temperatur erwarten Sie jeweils nach dem Lösen des Salzes?

1. Messung: NH4Cl
m(H2O) = 190,5 g θ(H2O) = 20,1 oC m(NH4Cl) = 15,0031 g M(NH4Cl) = 53,49 g/mol

2. Messung: CaCl2•2H2O
m(H2O) = 188,7 g
θ(H2O) = 20,2 oC m(CaCl2•2H2O) = 15,0143 g M(NH4Cl) = 147,02 g/mol

3. Messung: CaCl2•2H2O
m(H2O) = 168,2 g
θ(H2O) = 22,5 Grad Celsius m(CaCl2•2H2O) = 14,9546 g M(NH4Cl) = 147,02 g/mol

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Lösungsenthalpie und Temperaturerwartung nach dem Lösen des Salzes

Um die Lösungsenthalpie (\(\Delta H\)) und die resultierende Temperatur nach dem Lösen von Salzen zu bestimmen, benötigen wir einige grundlegende Formeln und das Konzept der spezifischen Wärmekapazität. Die Lösungsenthalpie kann über die Veränderung in der Temperatur des Systems und durch die Einsatzmenge des gelösten Salzes bestimmt werden. Für die resultierende Temperatur verwenden wir die Formel zur Berechnung der Wärmeübertragung.

Die allgemeine Formel für die Wärmeübertragung ist:

\( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)

, wobei:
- \(Q\) die Wärmeenergie in Joule (J) ist,
- \(m\) die Masse der Substanz in Gramm (g),
- \(c\) die spezifische Wärmekapazität (\(J/(g\cdot°C)\)),
- \(\Delta T\) die Temperaturänderung in Grad Celsius (\(°C\)) ist.

Für die Berechnung der Lösungsenthalpie (\(\Delta H\)) und die Änderung der Temperatur (\(\Delta T\)) nach dem Auflösen des Salzes nutzen wir ebenfalls das Konzept der Wärmekapazität des Kalorimeters und die Masse und spezifische Wärmekapazität des Wassers. Die Wärmekapazität des Kalorimeters (\(W\)) ist gegeben und für Wasser beträgt die spezifische Wärmekapazität \(c(H_2O) = 4,182 J/(g\cdot°C)\).

Zur Berechnung von \(\Delta T\) und \(Q\) benötigen wir nun spezifischere Informationen über die jeweilige Messung:

1. Messung: NH4Cl

Gegeben:
- \(m(H_2O) = 190,5 g\)
- \(\theta(H_2O) = 20,1 °C\)
- \(m(NH_4Cl) = 15,0031 g\)
- \(M(NH_4Cl) = 53,49 g/mol\)

2. Messung: CaCl2•2H2O

Gegeben (erste Mischung):
- \(m(H_2O) = 188,7 g\)
- \(\theta(H_2O) = 20,2 °C\)
- \(m(CaCl2•2H2O) = 15,0143 g\)
- \(M(CaCl2•2H2O) = 147,02 g/mol\)

Gegeben (zweite Mischung):
- \(m(H_2O) = 168,2 g\)
- \(\theta(H_2O) = 22,5 °C\)
- \(m(CaCl2•2H2O) = 14,9546 g\)

Zur Berechnung der Lösungsenthalpie und der zu erwartenden Temperatur benötigen wir jedoch die endgültige bzw. geänderte Temperatur nach dem Auflösen der Salze, die im Szenario nicht gegeben ist. Das bedeutet, ohne die Information über die Endtemperatur oder Details über die exothermen bzw. endothermen Eigenschaften der Lösungsprozesse (die Einfluss auf die Temperaturveränderung haben) können wir die genaue Lösungsenthalpie (\(\Delta H\)) und die Endtemperatur (\(\Delta T\)) nicht berechnen.

In einer realen Messung würden Sie die Temperaturänderung (\(\Delta T\)) messen, um \(Q\) zu berechnen, und dann die Lösungsenthalpie unter Einbeziehung der Gesamtmasse und der spezifischen Wärmekapazität analysieren. Ohne die Endtemperaturen (\(\theta_{end}\)) oder genaue Angaben zu \(\Delta T\) für jede Messung können wir diese Berechnungen nicht durchführen.
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