Du kannst die Grundlagen der Enthalpie mit einem einfachen Experiment sichtbar machen. Damit deine Reaktion ohne Verunreinigungen abläuft, säubere und sterilisiere den Behälter, den du verwenden willst. Wissenschaftler verwenden spezielle, abgeschlossene Behälter, genannt Kalorimeter, um Enthalpien zu bestimmen, aber du kannst auch vernünftige Ergebnisse mit einem kleinen Glasbecher oder Fläschchen erzielen. Unabhängig davon, welchen Behälter du verwendest, fülle ihn mit sauberem Leitungswasser in Raumtemperatur. Du solltest die Reaktion auch in einem Raum durchführen, in dem kühle Temperaturen herrschen. Verwende für dieses Experiment besser einen recht kleinen Behälter. Wir werden den Enthalpieveränderungseffekt von Alka-Seltzer® auf Wasser testen, je weniger Wasser also verwendet wird, desto offensichtlicher wird die Temperaturveränderung. Nimm ein Thermometer und gib es so in den Behälter, dass das Messende unter der Wasseroberfläche ist. Nimm die Temperatur des Wassers auf – für unseren Zweck ist diese Temperatur T1, also die Anfangstemperatur der Reaktion. Nehmen wir an, die Temperatur unseres Wassers beträgt exakt 10 Grad Celsius. In wenigen Schritten verwenden wir diese Temperatur, um das Prinzip von Enthalpie zu zeigen. Wenn du bereit bist, das Experiment zu starten, wirf eine Alka-Seltzer® Tablette in das Wasser. Dir werden sofort die entstehenden Bläschen und das Sprudeln auffallen. Während die Tablette sich im Wasser auflöst, zerfällt sie in die Chemikalien Bikarbonat (HCO3-) und Zitronensäure (welche in Form von Wasserstoffionen reagiert, H+). Diese Chemikalien reagieren und formen Wasser und Kohlenstoffdioxid: 3HCO3− + 3H+ → 3H2O + 3CO2. Beobachte die fortlaufende Reaktion – die Alka-Seltzer® Tablette sollte sich nach und nach auflösen. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist (oder nur noch im Schneckentempo abläuft), nimm noch einmal die Temperatur auf. Das Wasser sollte jetzt etwas kälter als zuvor sein. Sollte die Temperatur wärmer sein, wurde dein Experiment von außen beeinflusst (z.B. durch einen besonders warmen Raum). Nehmen wir für unser Beispielexperiment an, die Temperatur des Wassers sei auf 8 Grad Celsius gesunken, nachdem die Tablette mit dem Sprudeln fertig ist. In einem idealen Experiment sollte die Alka-Seltzer® Tablette sich zu Wasser und Kohlenstoffdioxidgas zersetzt (letzteres kann durch die sprudelnden Bläschen erkannt werden) und die Temperatur des Wassers gesenkt haben. Aus dieser Information können wir schließen, dass die Reaktion endotherm sein muss – also eine Reaktion, die Energie aus der Umgebung absorbiert. Die sich auflösenden, flüssigen Reaktanten benötigen zusätzliche Energie, um den Sprung in das gasförmigen Zustand des Produkts zu schaffen. Dafür nehmen sie Energie in Form von Wärme aus der Umgebung (in unserem Fall dem Wasser) auf. Dadurch sinkt die Temperatur des Wassers. In unserem Beispiel ist die Temperatur des Wassers um zwei Grad gefallen, nachdem die Alka-Seltzer® hineingeworfen wurde. Das stimmt mit unserer Erwartung einer leicht endothermen Reaktion überein.
Nimm dir einen sauberen Behälter und fülle ihn mit Wasser. Stecke ein Thermometer in den Behälter. Gib eine Alka-Seltzer® Tablette in den Behälter. Miss die Temperatur, wenn die Reaktion zu Ende ist. Schätze die Enthalpie der Reaktion ab.