Erkläre mithilfe einer Modellvorstellung den Ablauf einer exothermen Reaktion?

Eine exotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Um den Ablauf einer exothermen Reaktion zu erklären, kann ein einfaches Modell verwendet werden:

1. **Reaktanten**: Die Reaktion beginnt mit den Reaktanten, die chemischen Stoffe, die miteinander reagieren sollen. Diese Reaktanten besitzen eine bestimmte Menge an chemischer Energie, die in ihren Bindungen gespeichert ist.

2. **Aktivierungsenergie**: Damit die Reaktanten reagieren können, muss eine bestimmte Menge an Energie, die sogenannte Aktivierungsenergie, zugeführt werden. Diese Energie ist notwendig, um die Bindungen in den Reaktanten zu brechen und die Reaktion in Gang zu setzen.

3. **Übergangszustand**: Wenn die Reaktanten genügend Energie erhalten haben, erreichen sie einen Übergangszustand, in dem die alten Bindungen gebrochen und neue Bindungen gebildet werden. Dieser Zustand ist oft instabil und hat eine höhere Energie als die Reaktanten und Produkte.

4. **Bildung der Produkte**: Nach dem Übergangszustand bilden sich die Produkte der Reaktion. Die neuen Bindungen in den Produkten sind stabiler und haben eine niedrigere Energie als die Bindungen in den Reaktanten.

5. **Energieabgabe**: Da die Produkte eine niedrigere Energie haben als die Reaktanten, wird die überschüssige Energie als Wärme an die Umgebung abgegeben. Dies ist der exotherme Teil der Reaktion.

Ein Beispiel für eine exotherme Reaktion ist die Verbrennung von Methan (CH₄) in Sauerstoff (O₂), bei der Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) entstehen und Wärme freigesetzt wird:

\[ \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{Wär} \]

In diesem Modell wird deutlich, dass die Energie der Produkte niedriger ist als die Energie der Reaktanten, was zur Freisetzung von Wärme führt.