Entalpia reakcji (lub ciepło reakcji, ΔH) mierzy całkowitą energię uwolnioną lub pochłoniętą podczas reakcji chemicznej. Reakcje egzotermiczne uwalniają ciepło (ΔH < 0), takie jak spalanie lub rdzewienie. Reakcje endotermiczne pochłaniają ciepło (ΔH > 0), np. topniejący lód lub fotosynteza. Entalpia ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia energetyki reakcji i przewidywania, czy reakcje będą spontaniczne.

Formuła

Korzystając z prawa Hessa:

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

Gdzie ΔH_f to standardowa entalpia tworzenia (energia potrzebna do wytworzenia 1 mola substancji z pierwiastków w stanie standardowym).

Lub z danych eksperymentalnych:

ΔH = q / n

Gdzie q to ciepło pochłonięte/uwolnione (w dżulach), a n to mole odczynnika ograniczającego.

Sprawdzony przykład

Oblicz entalpię dla: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

Stosując standardowe entalpie tworzenia (w temperaturze 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

Jest to reakcja silnie egzotermiczna — spalanie wodoru uwalnia 571,6 kJ na mol zużytego tlenu.

Rodzaje reakcji

Typ ΔH Przykład
Egzotermiczny < 0 Spalanie, neutralizacja, zamrażanie
Endotermiczny > 0 Topienie, rozpuszczanie, fotosynteza
Termoneutralny ≈ 0 Zmiany fazowe w stanie równowagi

Spontaniczność i ΔG

Sama entalpia nie określa, czy reakcja jest spontaniczna. Energia swobodna Gibbsa łączy entalpię i entropię:

ΔG = ΔH - TΔS

Reakcja jest spontaniczna, gdy ΔG < 0. Jest bardziej prawdopodobne, że reakcja egzotermiczna z ujemnym ΔH będzie spontaniczna, ale entropia (ΔS) również ma znaczenie.

Kalorymetria

Eksperymentalnie entalpię wyznacza się mierząc wydzielanie ciepła w kalorymetrze:

q = m × c × ΔT

Gdzie m to masa, c to ciepło właściwe, a ΔT to zmiana temperatury. Entalpia reakcji wynosi -q (ujemna, ponieważ ciepło wytworzone w wyniku reakcji jest pochłaniane przez kalorymetr).

Porady

Pamiętaj, że entalpie tworzenia pierwiastków w ich stanie standardowym z definicji wynoszą zero. Szukając wartości, zwróć uwagę na stan (ciało stałe, ciecz, gaz) — różne stany mają różne entalpie. Należy także zachować ostrożność w przypadku konwencji znaków: wartość ujemna ΔH oznacza ciepło uwalniane do otoczenia.

Skorzystaj z naszego Kalkulatora entalpii reakcji, aby natychmiast obliczyć entalpię reakcji na podstawie entalpii formowania.