Enthalpie Bestimmung von chemischen Reaktionen

Enthalpie Bestimmung von chemischen Reaktionen in einem Dynamischen Differenzkalorimeter DDK (Englisch Differential Scanning Calorimeter - DSC).

Eine der Hauptanwendungen der DSC ist die Bestimmung von Reaktionsenthalpien von chemischen Reaktionen, aber auch physikalischen Umwandlungen, wie Schmelzpunkten oder Phasenübergängen.

Unter Enthalpie versteht man die bei einem Prozess freiwerdende oder verbrauchte Energie, die einem System in Form von Wärme entzogen oder zugeführt wird. Dabei unterscheidet man je nach Vorzeichen des Energiebetrags zwischen exothermen Vorgängen (Energie wird aus dem System frei) und endothermen Vorgängen (Energie wird von dem System aufgenommen).

Schmelzenthalpien sind dabei ein einfaches Beispiel für endotherme Vorgänge, da man meistens Wärmearbeit in ein System geben muss, um dessen feste Kristallstruktur aufzubrechen und es in eine flüssige Phase mit frei gegeneinander beweglichen Molekülen zu überführen. Ein Beispiel für eine exotherme Reaktion ist ein einfacher Verbrennungsvorgang, bei dem ein Stoff unter Abgabe von Energie mit Sauerstoff reagiert.

Wenn man eine Reaktion auf einem DSC Kalorimeter vermisst, betrachtet man die Probentemperatur vergleichend mit einer idealerweise nicht reagierenden Referenz, die sich im selben Probenraum und damit derselben Atmosphäre befindet. Beide erfahren dasselbe Temperaturumfeld. Steigt oder fällt die Temperatur der zu vermessenden Probe im Vergleich zur Referenz, findet hier eine Reaktion statt.

In der Auswertung werden die beiden Signale deshalb voneinander abgezogen. Je nach Art der Reaktion erhält man auf diese Weise eine Messkurve, welche bei den Temperaturen, bei denen die Probe Wärme aufnimmt oder abgibt, Peaks mit positivem oder negativem Vorzeichen zeigt. Die Integration der Peakfläche mithilfe der zugehörigen Software liefert dabei jeweils die Energiemenge, die umgesetzt wurde.