Енталпията на реакцията (или топлината на реакцията, ΔH) измерва общата енергия, освободена или погълната по време на химическа реакция. Екзотермичните реакции отделят топлина (ΔH < 0), като горене или ръждясване. Ендотермичните реакции абсорбират топлина (ΔH > 0), като топене на лед или фотосинтеза. Енталпията е централна за разбирането на реакционната енергетика и за прогнозирането дали реакциите ще бъдат спонтанни.

Формулата

Използване на закона на Хес:

ΔH_reaction = Σ ΔH_f(products) - Σ ΔH_f(reactants)

Където ΔH_f е стандартната енталпия на образуване (енергия за образуване на 1 мол вещество от елементи в стандартно състояние).

Или от експериментални данни:

ΔH = q / n

Където q е абсорбирана/освободена топлина (в джаули), а n е молове ограничаващ реагент.

Работен пример

Изчислете енталпията за: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

Използвайки стандартни енталпии на образуване (при 25°C):

  • ΔH_f(H₂) = 0 kJ/mol
  • ΔH_f(O₂) = 0 kJ/mol
  • ΔH_f(H2O) = -285,8 kJ/mol
ΔH_reaction = [2 × (-285.8)] - [2 × 0 + 1 × 0]
            = -571.6 - 0
            = -571.6 kJ/mol

Това е силно екзотермична реакция - изгарянето на водород освобождава 571,6 kJ на мол консумиран кислород.

Видове реакции

Тип ΔH Пример
Екзотермичен < 0 Изгаряне, неутрализация, замразяване
Ендотермичен > 0 Топене, разтваряне, фотосинтеза
Термонеутрален ≈ 0 Фазовите промени при равновесие

Спонтанност и ΔG

Енталпията сама по себе си не определя дали реакцията е спонтанна. Свободната енергия на Гибс съчетава енталпия и ентропия:

ΔG = ΔH - TΔS

Една реакция е спонтанна, когато ΔG < 0. Екзотермична реакция с отрицателно ΔH е по-вероятно да бъде спонтанна, но ентропията (ΔS) също има значение.

Калориметрия

Експериментално енталпията се намира чрез измерване на отделянето на топлина в калориметър:

q = m × c × ΔT

Където m е маса, c е специфичен топлинен капацитет и ΔT е температурна промяна. Енталпията на реакцията е -q (отрицателна, тъй като топлината, отделена при реакцията, се абсорбира от калориметъра).

Съвети

Не забравяйте, че енталпиите на образуване на елементите в тяхното стандартно състояние са нула по дефиниция. Когато търсите стойности, обърнете внимание на състоянието (твърдо, течно, газообразно) - различните състояния имат различни енталпии. Също така внимавайте с условните обозначения: отрицателно ΔH означава топлина, отделена в околната среда.

Използвайте нашия Калкулатор за реакционна енталпия, за да изчислите моментално реакционната енталпия от енталпиите на образуване.