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exotherme Reaktion

Eine exotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie meist in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Dies ist der Fall, wenn die Reaktionsenthalpie negativ ist: Die Enthalpie der erzeugten Stoffe ist insgesamt geringer als die der Ausgangsstoffe, so dass Energie in einer anderen Form abgegeben wird. Das Gegenteil ist der Fall bei einer endothermen Reaktion.

Beispielsweise sind alle Verbrennungsprozesse exotherm: Der Energieinhalt des eingesetzten Brennstoffs ist deutlich höher als der der Verbrennungsprodukte wie z. B. Kohlendioxid (CO₂). Die freigesetzte Energie ist zum größten Teil Wärme, nur zu einem geringen Teil Licht oder Schall.

Auch viele andere chemische Reaktionen sind exotherm, beispielsweise im Bereich der Energietechnik die Reaktion für die Methanisierung, d. h. die Gewinnung von Methan aus Wasserstoff. Dies hat hier einerseits den Vorteil, dass keine weitere Energie von außen zugeführt werden muss, andererseits aber den Nachteil, dass das gewonnene Methan einen deutlich niedrigeren Energiegehalt (Heizwert) hat als der ursprünglich eingesetzte Wasserstoff.

Exotherme Reaktionen benötigen zwar eine gewisse Temperatur, um eine hohe Geschwindigkeit erreichen zu können. Jedoch kann bei zu hohen Temperaturen die Reaktion auch unvollständig ablaufen, weil sie z. T. "rückwärts" läuft, d. h. es reagiert ein Teil der produzierten Stoffe wieder zurück zu den Ausgangsstoffen. Ebenfalls ist es möglich, dass unerwünschte Reaktionen stattfinden, beispielsweise die Bildung von Stickoxiden aus Stickstoff und Sauerstoff in der Verbrennungsluft.

Eine exotherme Reaktion kann recht heftig ablaufen, wenn die freiwerdende Wärme die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht und damit wiederum die Wärmefreisetzung; es liegt eine positive Rückkopplung vor. Eine weitere Voraussetzung ist allerdings, dass die Ausgangsstoffe nicht vorzeitig "ausgehen" und schnell zueinander finden. Ein Beispiel für eine heftige exotherme Reaktion ist die Explosion von Knallgas, einem Gemisch von Wasserstoff und Sauerstoff. Dagegen kann die Verbrennung von Kerzenwachs an einem Docht nicht explosiv ablaufen, weil der Transport des flüssigen Wachses im Docht und seine Verdampfung sowie der Kontakt mit Luftsauerstoff nur relativ langsam ablaufen können.

Siehe auch: chemische Energie, Wärme, Enthalpie, Verbrennung, endotherme Reaktion