Hast du dich schon einmal gefragt, was bei der Lösung von Kaliumnitrat in Wasser passiert und wie man daraus die Lösungsenthalpie berechnen kann? Dieses Experiment haben wir neulich im Chemieunterricht des Jahrgangs 12 durchgeführt und mit unseren Ergebnissen die Lösungsenthalpie berechnet. Dieses Experiment möchte ich euch nun vorstellen.

Zur Durchführung des Experiments benötigst du 50 g demineralisiertes Wasser, welches du in ein styroporummanteltes Becherglas gibst. Zusätzlich benötigst du ein Thermometer zum Messen der Temperatur und protokollierst alle 10 Sekunden die Temperatur. Nach zwei Minuten fügst du dem Wasser 10 g Kaliumnitrat hinzu und verrührst dieses dann mit einem Glasstab.

Bei der Durchführung des Experiments beobachtet man, dass das Salz sich fast komplett im Wasser gelöst hat. Die Temperatur der Lösung ist geringer als die des Wassers. Sie sinkt innerhalb von zwei Minuten nach Zugabe des Kaliumnitrats von 20 °C auf 10 °C, somit liegt ein Temperaturunterschied von 10 K vor.

Die Reaktionsgleichung lautet:

Die Lösung ist kälter als das reine demineralisierte Wasser, da eine Energieumwandlung auf Teilchenebene stattfindet. Die Wassermoleküle lagern sich aufgrund starker Ion-Dipol-Kräfte an die Anionen und Kationen des Ionengitters an. Diese werden dann von den Wassermolekülen abgelöst, sie werden hydratisiert. Die für den Vorgang benötigte Energie wird aus der thermischen Energie des Wassers genommen und in chemische Energie umgewandelt, was die Temperatursenkung des Wassers nach dem Lösevorgang erklärt. Bei diesem Versuch ist das Wasser Reaktionspartner und Umgebung zugleich.

Wir haben im Chemieunterricht dieses Experiment durchgeführt, um die molare Lösungsenthalpie zu ermitteln. Dazu musst du die ermittelten Werte nur in die vereinfachte Kalorimeter Gleichung einsetzen und dies dann durch die Stoffmenge teilen und schon bist du fertig. Bei unseren Berechnungen kam als Ergebnis 21,1 kJ/mol heraus.

Nun weißt du, was bei dem Lösen von Kaliumnitrat in Wasser passiert und wie du daraus dann die Lösungsenthalpie bestimmen kannst.