Beispiele für exotherme und endotherme Reaktionen

Bei einer exothermen Reaktion wird nach dem Starten der Reaktion mehr Energie an die Umgebung abgegeben als Aktivierungsenergie zum Starten der Reaktion erforderlich war. Im Gegensatz dazu muss bei einer endothermen Reaktion fortwährend Energie aus der Umgebung aufgenommen werden, um die Reaktion aufrechterhalten zu können.

In diesem Artikel möchte ich für beide dieser Reaktionstypen mehrere Beispiele geben und damit auch einige aus dem Alltag bekannte chemische Reaktionen einordnen.

Beispiele für exotherme Reaktionen

Zunächst möchten wir uns einige Beispiele für exotherme Reaktionen ansehen.

• Feuer und Verbrennungsreaktionen: Benzin oder Diesel im Auto, Kohle auf dem Grill, im Kraftwerk oder in der Dampflokomotive, Holz im Kamin oder am Lagerfeuer, die Flamme einer Kerze, Heizen mit Gas oder Öl - bei all diese chemischen Reaktionen, bei denen Feuer und Verbrennung im Spiel ist, wird Energie an die Umgebung abgegeben - die Reaktion ist exotherm.
• Knallgasprobe: Jeder Schüler kennt die so genannte Knallgasprobe, wodurch der Nachweis für Wasserstoff erbracht werden soll. Die dabei ablaufende Knallgasreaktion (Wasserstoff und Sauerstoff verbinden sich zu Wasser) ist exotherm, wie man unschwer an der Explosion erkennen kann.
• Abbinden / Aushärten von Gips und Beton: Verbindet sich getrockneter Gips (zum Beispiel Gipspulver aus dem Baumarkt) mit Wasser wird dabei Wärme frei. Dasselbe passiert beim Abbinden beziehungsweise Aushärten von Beton.
• Energiegewinnung in der Zelle: Unsere Zellen speichern Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP). ATP besteht aus einem Adenosin-Molekül sowie drei Phosphatgruppen. Bei der Abspaltung einer dieser Phosphatgruppen wird die "gespeicherte" Energie freigesetzt und das ATP zu Adenosindiphosphat (ADP). Auch dies ist ein Beispiel für eine exotherme Reaktion, die fortwährend in unseren Zellen stattfindet.
• Handwärmer (Aktivkohlewärmer) nutzen die Oxidation von Eisen, um durch diese langsame exotherme Reaktion für einen längeren Zeitraum Wärme zu erzeugen. Die Reaktion wird in Gang gesetzt, indem das zunächst luftdicht verpackte Eisen mit Sauerstoff aus der Luft in Verbindung gebracht wird und dadurch zu oxidieren beginnt.
• Kernreaktionen: Auch die Kernfusion von Wasserstoffisotopen in der Sonne oder die neutroneninduzierte Kernspaltung von Uran, wie sie zum Beispiel in Atomkraftwerken stattfindet, ist exotherm. Andere Kernfusionen können auch endotherm sein, je nachdem ob die Verschmelzung der Kerne Energie kostet oder mehr Energie liefert als hineingesteckt wird.

Beispiele für endotherme Reaktionen

Neben den Beispielen für exotherme Reaktionen, hier nun ebenfalls einige Beispiele für endotherme Reaktionen.

• Zerlegung von Wasser (H₂O) in die Bestandteile Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) bei der Elektrolyse. Damit diese Reaktion funktioniert, müssen wir ständig externe Energie in Form von elektrischem Strom hinzuführen, sonst kommt die Reaktion zum Stillstand.
• Brausepulver in Wasser: Beim Auflösen von Brausepulver (Zitronensäure C₆H₈O₇ + Natriumhydrogencarbonat NaHCO₃) in Wasser wird Energie aus dem Wasser benötigt. Dadurch wird das Wasser kälter und zusätzlich beginnt es durch die Entstehung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) zu sprudeln.
• Kalkausfällung: Das Absetzen von Kalk an den Wänden vom Wasserkocher, von Gläsern oder im Schwimmbad ist auch eine endotherme chemische Reaktion. Je mehr Energie in Form von Wärme hinzugeführt wird (Einschalten des Wasserkochers), desto besser kann die Reaktion ablaufen.
• Entstehung der Ozonschicht: Durch Hinzuführung von Energie in Form von ultravioletten Strahlen der Sonne entsteht in den oberen Schichten der Erdatmosphäre aus Sauerstoff Ozon (3O₂→ 2O₃). Die energiereiche UV-C-Strahlung spaltet dabei die O₂-Moleküle zu einzelnen Sauerstoffatomen, die sich sofort mit je einem weiteren O₂-Molekül zu Ozon (O₃) verbinden. Die selbe Reaktion kann auch durch die elektrische Energie aus Blitzen bei Gewittern in Gang gebracht werden.
• Photosynthese: Auch die ständig in der Natur stattfindende Photosynthese von Pflanzen gehört zu den endothermen Reaktionen. Sie funktioniert (abgesehen von künstlichen Lichtquellen) nur bei Sonnenschein unter Zuführung von Energie aus der Sonne.

Im Artikel über den Unterschied zwischen exothermen und endothermen chemischen Reaktionen findest du weitere Erklärungen und Informationen zum Thema und erfährst mehr über die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen exothermen und endothermen Reaktionen.