Η ενθαλπία αντίδρασης (ή θερμότητα αντίδρασης, ΔΗ) μετρά τη συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται ή απορροφάται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Οι εξώθερμες αντιδράσεις απελευθερώνουν θερμότητα (ΔH < 0), όπως η καύση ή η σκουριά. Οι ενδόθερμες αντιδράσεις απορροφούν θερμότητα (ΔH > 0), όπως το λιώσιμο του πάγου ή η φωτοσύνθεση. Η ενθαλπία είναι κεντρική για την κατανόηση των ενεργητικών αντιδράσεων και την πρόβλεψη του εάν οι αντιδράσεις θα είναι αυθόρμητες.

Η Φόρμουλα

Χρησιμοποιώντας τον νόμο του Hess:

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

Όπου ΔH_f είναι η τυπική ενθαλπία σχηματισμού (ενέργεια για το σχηματισμό 1 mole ουσίας από στοιχεία σε τυπική κατάσταση).

Ή από πειραματικά δεδομένα:

ΔH = q / n

Όπου q απορροφάται/απελευθερώνεται θερμότητα (σε τζάουλ) και n είναι γραμμομόρια περιοριστικού αντιδραστηρίου.

Παράδειγμα εργασίας

Υπολογίστε την ενθαλπία για: 2H2 + O2 → 2H2O

Χρησιμοποιώντας τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού (στους 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

Αυτή είναι μια εξαιρετικά εξώθερμη αντίδραση — η καύση υδρογόνου απελευθερώνει 571,6 kJ ανά mole οξυγόνου που καταναλώνεται.

Τύποι αντιδράσεων

Τύπος ΔH Παράδειγμα
Εξώθερμο < 0 Καύση, εξουδετέρωση, κατάψυξη
Ενδόθερμος > 0 Τήξη, διάλυση, φωτοσύνθεση
Θερμοουδέτερη ≈ 0 Αλλαγές φάσης σε ισορροπία

Αυθορμητισμός και ΔΓ

Η ενθαλπία από μόνη της δεν καθορίζει εάν μια αντίδραση είναι αυθόρμητη. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs συνδυάζει ενθαλπία και εντροπία:

ΔG = ΔH - TΔS

Μια αντίδραση είναι αυθόρμητη όταν ΔG < 0. Μια εξώθερμη αντίδραση με αρνητικό ΔΗ είναι πιο πιθανό να είναι αυθόρμητη, αλλά η εντροπία (ΔS) έχει επίσης σημασία.

Θερμιδομετρία

Πειραματικά, η ενθαλπία βρίσκεται μετρώντας την απελευθέρωση θερμότητας σε ένα θερμιδόμετρο:

q = m × c × ΔT

Όπου m είναι μάζα, c είναι ειδική θερμοχωρητικότητα και ΔT είναι η αλλαγή θερμοκρασίας. Η ενθαλπία της αντίδρασης είναι -q (αρνητική επειδή η θερμότητα που απελευθερώνεται από την αντίδραση απορροφάται από το θερμιδόμετρο).

Συμβουλές

Να θυμάστε ότι οι ενθαλπίες σχηματισμού στοιχείων στην τυπική τους κατάσταση είναι εξ ορισμού μηδέν. Όταν αναζητάτε τιμές, σημειώστε την κατάσταση (στερεό, υγρό, αέριο) — διαφορετικές καταστάσεις έχουν διαφορετικές ενθαλπίες. Επίσης, να είστε προσεκτικοί με τις συμβάσεις προσήμων: αρνητικό ΔH σημαίνει θερμότητα που απελευθερώνεται στο περιβάλλον.

Χρησιμοποιήστε τον Αριθμομηχανή ενθαλπίας αντιδράσεων για να υπολογίσετε αμέσως την ενθαλπία αντίδρασης από τις ενθαλπίες σχηματισμού.