Unterschied: Exotherme und endotherme Reaktionen

Jede chemische Reaktion ist nicht nur mit einer Stoffumwandlung sondern auch mit einer Energieumwandlung verbunden. Je nachdem ob bei einer Reaktion Energie an die Umgebung abgegeben oder aufgenommen wird, spricht man entweder von einer exothermen oder von einer endothermen Reaktion.

In diesem Artikel möchte ich diese beiden Typen von chemischen Reaktionen sowie deren Unterschiede und Gemeinsamkeiten erklären und Beispiele für die einzelnen Reaktionstypen geben.

Exotherme Reaktionen

Bei einer exothermen Reaktion wird Energie (meistens in Form von Wärme) an die Umgebung abgegeben. Genauer gesagt bezeichnet man eine chemische Reaktion dann als exotherm, wenn sie mehr Energie freisetzt, als ihr zuvor als Aktivierungsenergie zugeführt wurde.

Durch dieses Plus an Energie kann sich die exotherme Reaktion selbst aufrechterhalten und benötigt nach der anfänglichen Aktivierungsenergie keine weitere Energie mehr von außen, um weiter zu laufen.

Die Bezeichnung "exotherm" kommt aus dem griechischen und setzt sich zusammen aus "exo" (außen) und "thermós" (warm/heiß).

• Beispiele für exotherme Reaktionen: Ein typisches Beispiel für eine exotherme Reaktion sind Verbrennungsreaktionen wie zum Beispiel die Verbrennung von Gas, Benzin, Kohle, Holz oder anderen Energieträgern (Feuer), aber auch die Knallgasprobe oder das Abbinden beziehungsweise das Aushärten von Beton oder Gips. Weitere Beispiele für exotherme Reaktionen findet ihr hier.

Endotherme Reaktionen

Bei einer endothermen Reaktion wird Energie aus der Umgebung aufgenommen. Genauer gesagt ist eine chemische Reaktion dann endotherm, wenn ihr Energie zugeführt werden muss.

Daher können endotherme chemische Reaktionen nur aufrechterhalten werden, solange von außen Energie (zum Beispiel in Form von Wärme) zugeführt wird. Sobald diese externe Energiezufuhr abbricht, kommt auch die ablaufende chemische Reaktion wieder zum Stillstand.

Die Bezeichnung "endotherm" stammt ebenfalls aus dem griechischen und setzt sich zusammen aus "endon" (innen) und "thermós" (warm/heiß).

• Beispiele für endotherme Reaktionen: Ein Beispiel für eine endotherme Reaktion ist Wasser (H₂O) mithilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) zu zerlegen (Elektrolyse). Auch das Auflösen von Brausepulver (Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat) in Wasser ist eine endotherme Reaktion. Das Wasser wird dabei kälter, da die für die Reaktion nötige Energie aus dem Wasser gezogen wird. Weitere Beispiele für endotherme Reaktionen findet ihr hier.

Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen exothermen und endothermen Reaktionen

Sowohl exotherme als auch endotherme Reaktionen benötigen zunächst eine bestimmte Aktivierungsenergie um zu starten. Während die Reaktion dann abläuft, wird ein Teil dieser Energie wieder frei.

Im Unterschied zur exothermen Reaktion ist diese frei werdende Energie bei einer endothermen Reaktion allerdings kleiner als die benötigte Aktivierungsenergie, so dass die frei werdende Energie nicht ausreicht, um die chemische Reaktion ohne weitere Energie von außen weiterlaufen zu lassen.

Bei der exothermen Reaktion ist die frei werdende Energiemenge dagegen so groß, dass keine weitere Energiezufuhr von außen mehr nötig ist, nachdem die Reaktion einmal gestartet wurde.

Ein weiterer Unterschied zwischen exothermen und endothermen Reaktionen besteht in der Geschwindigkeit der Reaktion. Exotherme Reaktionen laufen in der Regel schneller als endotherme Reaktionen ab. Der Grund dafür liegt darin, dass die exothermen Reaktionen durch ihre Abgabe von Energie leichter die für die Reaktion nötige Energie aufbringen und aufrechterhalten können, die nötige Energie durch diesen Umstand also direkt für die Reaktion verfügbar wird.

Eine Gemeinsamkeit zwischen exothermen und endothermen Reaktionen ist, dass bei beiden dieser Arten von Reaktionen eine Stoffumwandlung stattfindet. Außerdem ändert sich bei beiden Reaktionstypen die innere Energie des Systems (Enthalpie H) - jedoch jeweils in unterschiedlicher Richtung: Bei exothermen Reaktionen nimmt die Enthalpie beziehungsweise die Energie des Systems ab (ΔH < 0) während sie bei endothermen Reaktionen zunimmt (ΔH > 0).