Exotherm en endotherm

Een reactie is exotherm als er energie vrijkomt en endotherm als er energie nodig is. Bij een exotherme reactie is de reactiewarmte ΔE negatief, bij een endotherme reactie positief.

Wat betekenen exotherm en endotherm?

Elke stof heeft chemische energie. Verschilt de energie van de beginstoffen van die van de reactieproducten, dan komt er bij de reactie energie vrij of is er energie voor nodig.

• Exotherm: de reactieproducten hebben minder energie dan de beginstoffen. Het verschil komt vrij, meestal als warmte of licht. ΔE < 0. Voorbeelden: elke verbranding, de reactie in een brandstofcel.
• Endotherm: de reactieproducten hebben meer energie dan de beginstoffen. Je moet voortdurend energie toevoegen, anders stopt de reactie. ΔE > 0. Voorbeelden: kalkbranden, de ontleding van water, het koken van voedsel.

In een energiediagram ligt bij een exotherme reactie het niveau van de reactieproducten lager dan dat van de beginstoffen, bij een endotherme reactie hoger.

De reactiewarmte reken je uit met de vormingswarmtes uit Binas tabel 57: ΔE = (som vormingswarmtes reactieproducten) − (som vormingswarmtes beginstoffen). Elementen zoals O₂ en H₂ hebben vormingswarmte 0.

Voorbeeld 1: verbranding van waterstof (exotherm)

In een brandstofcel reageert waterstof met zuurstof tot water. Hoeveel energie komt er vrij als 10,0 g waterstof reageert?

1. Reactievergelijking: 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)
2. Vormingswarmte H₂O(l) = −2,86 × 10⁵ J/mol, van H₂ en O₂ is die 0.
3. ΔE = 2 × (−2,86 × 10⁵) − 0 = −5,72 × 10⁵ J per 2 mol H₂, dus −2,86 × 10⁵ J per mol H₂. Negatief, dus exotherm.
4. 10,0 g H₂ / 2,016 g/mol = 4,96 mol H₂.
5. 4,96 × 2,86 × 10⁵ = 1,42 × 10⁶ J. Er komt 1,42 × 10⁶ J vrij.

Voorbeeld 2: kalkbranden (endotherm)

Kalksteen (calciumcarbonaat) ontleedt bij verhitting in ongebluste kalk en koolstofdioxide. Bereken de reactiewarmte per mol CaCO₃.

1. Reactievergelijking: CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)
2. Vormingswarmtes uit tabel 57: CaCO₃ −12,07 × 10⁵ J/mol, CaO −6,35 × 10⁵ J/mol, CO₂ −3,935 × 10⁵ J/mol.
3. Producten: −6,35 + (−3,935) = −10,285 × 10⁵ J.
4. ΔE = −10,285 × 10⁵ − (−12,07 × 10⁵) = +1,79 × 10⁵ J per mol.
5. ΔE is positief: de reactie is endotherm. Daarom blijft een kalkoven alleen werken zolang hij gestookt wordt.

Veelgemaakte fouten

• Exotherm en endotherm omdraaien. Exo = naar buiten: energie gaat de omgeving in. Endo = naar binnen: energie gaat de reactie in.
• "Het moet aangestoken worden, dus het is endotherm." Ook een verbranding heeft eerst een vlammetje nodig (activeringsenergie). Daarna gaat hij vanzelf door en levert hij energie: exotherm.
• Mintekens kwijtraken. Vormingswarmtes zijn bijna altijd negatief. Zet ze tussen haakjes, zeker bij het aftrekken van de beginstoffen.
• Vergeten te vermenigvuldigen met de coëfficiënten. Ontstaan er 2 mol water, dan tel je de vormingswarmte van water twee keer.
• H₂O(l) en H₂O(g) verwisselen. Die hebben in tabel 57 verschillende waarden. Kijk welke fase in de opgave staat.

Handige tips

• Vraagt de opgave hoeveel energie er "vrijkomt", geef dan het getal zonder minteken, maar onthoud dat ΔE zelf negatief is.
• Keer je een reactie om, dan keert ook het teken van ΔE om: de ontleding van water kost 2,86 × 10⁵ J per mol.
• Teken bij twijfel een energiediagram: eindigt de lijn lager dan hij begon, dan is de reactie exotherm.

Oefen dit onderwerp direct

Klaar om het zelf te proberen? Hieronder oefen je meteen met dit onderwerp:

Wil je meer oefenen? Ga naar de leeromgeving. Kom je er niet uit? Bij bijles scheikunde leggen onze docenten het rustig met je door. Zie ook: reactievergelijkingen kloppend maken. rekenen met mol en massa.

Bekijk ook deze video-uitleg: