Bei der Definition einer chemischen Reaktion hatten wir gelernt, dass bei jeder chemischen Reaktion eine Stoffumwandlung stattfindet und darüber hinaus mit einer Energieumwandlung verbunden ist. Diese Energieumwandlung “ermöglicht” es, unter energetischen Gesichtspunkten eine chemische Reaktion zu unterteilen. Je nachdem, ob Energie (in Form von Wärme) an die Umgebung abgegeben oder aufgenommen wird, teilt man eine chemische Reaktion in eine exotherme oder endotherme Reaktion ein.
Wie eingangs erwähnt, sind alle chemischen Reaktionen mit Energieumwandlungen verbunden, dies führt zu einer Unterscheidung zwischen exothermen und endothermen Reaktionen. Bei jeder chemischen Reaktion kann Energie (in Form von Wärme) abgegeben (= exotherm) oder aufgenommen werden (= endotherm). Diese Einteilung in exotherm und endotherm hat aber keinen Einfluss auf die Aktivierungsenergie. In der Regel muss Aktivierungsenergie hinzugeführt werden, um die Reaktion zu aktivieren (so dass die Stoffe in einer messbaren Geschwindigkeit miteinander reagieren).
Unterscheidung exotherme und endotherme Reaktion
Die obige Definition ist aber nicht vollständig (in der Regel wird diese Definition so in der Mittelstufe verwendet), denn die meisten Reaktionen benötigen die Zufuhr von Aktivierungsenergie, damit die Reaktion sichtbar und messbar abläuft. Diese zugeführte Energie muss natürlich auch berücksichtigt werden. Daher definiert man eine exotherme Reaktion folgendermaßen:
Wird bei einer chemischen Reaktion mehr (Wärme)energie freigesetzt bzw. an die Umgebung abgegeben, als durch Aktivierungsenergie hinzugefügt wurde, so liegt eine exotherme Reaktion vor. So kann man eine exotherme Reaktion an der Angabe der Reaktionswärme erkennen, eine exotherme Reaktion hat bei der Reaktionswärme ein negatives Vorzeichen (=> es wird Wärme abgegeben, daher “sinkt die Energie des Systems”, ΔH < 0). Auch kann man eine exotherme oder endotherme Reaktion an dem entsprechenden Energiediagramm der Reaktion (Beispiel für eine exotherme Reaktion)
Energiediagramm exotherme Reaktion
Alle Ausgangsstoffe bzw Edukte haben eine bestimmte innere Energie. Damit diese Stoffe nun miteinander reagieren, muss Aktivierungsenergie hinzugeführt werden (ggf. unter Verwendung eines Katalysators, der die notwendige Aktivierungsenergie absenkt.). Durch die Zufuhr von Energie erhöht sich die Energie des Systems. Nun kann die exotherme Reaktion ablaufen, dabei wird Energie in Form von Wärme frei, die in der Regel als Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Daher haben die Produkte auch eine geringere (innere) Energie als die Ausgangsstoffe.