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Die Sofort-Kältekompresse
AFB I–IISofort-Kältekompressen aus dem Erste-Hilfe-Kasten enthalten festes Ammoniumnitrat und einen Wasserbeutel. Drückt man den Beutel auf, löst sich das Salz und die Kompresse wird innerhalb von Sekunden kalt. Im Unterricht wird der Vorgang in einem Styropor-Kalorimeter nachgestellt (\(M(\ce{NH4NO3}) = 80{,}0\,\text{g/mol}\), \(c = 4{,}18\,\tfrac{\text{J}}{\text{g·K}}\) für die Lösung).
| Größe | Messwert |
|---|---|
| Masse Ammoniumnitrat | 8,0 g |
| Masse Wasser | 100,0 g |
| Anfangstemperatur | 21,4 °C |
| Endtemperatur (extrapoliert) | 15,4 °C |
Tabellenwerte (kJ/mol): Gitterenthalpie \(\ce{NH4NO3}\): +646; \(\Delta_{Hyd} H(\ce{NH4+}) = -307\); \(\Delta_{Hyd} H(\ce{NO3-}) = -314\).
- Formulieren Sie die Gleichung für den Lösevorgang mit Aggregatzuständen.
- Berechnen Sie die Lösungsenthalpie aus den Messwerten.
- Erklären Sie das Vorzeichen mithilfe der Tabellenwerte und eines Enthalpiediagramms.
- Beurteilen Sie die Abweichung zwischen Messwert und Tabellenrechnung sowie die Aussage „Weil ΔLH positiv ist, dürfte sich das Salz gar nicht lösen.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Das Salz zerfällt in hydratisierte Ionen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Die Wärme wird der ganzen Lösung (108 g) entzogen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Gitter (↑) gegen zwei Hydratationen (↓).
Hinweis zu Aufgabe d)
Kalorimeter-Fehler und Triebkraft des Lösens.