Ентальпія реакції (або теплота реакції, ΔH) вимірює загальну енергію, що виділяється або поглинається під час хімічної реакції. Екзотермічні реакції виділяють тепло (ΔH < 0), як горіння або іржавіння. Ендотермічні реакції поглинають тепло (ΔH > 0), як танення льоду або фотосинтез. Ентальпія є центральною для розуміння енергетики реакції та передбачення того, чи будуть реакції спонтанними.

Формула

Використання закону Гесса:

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

Де ΔH_f — стандартна ентальпія утворення (енергія для утворення 1 моля речовини з елементів у стандартному стані).

Або з експериментальних даних:

ΔH = q / n

Де q – поглинене/виділене тепло (у джоулях), а n – молі обмежувального реагенту.

Спрацьований приклад

Обчисліть ентальпію для: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

Використовуючи стандартні ентальпії утворення (при 25°C):

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

Це дуже екзотермічна реакція — горіння водню виділяє 571,6 кДж на моль спожитого кисню.

Типи реакцій

Тип ΔH приклад
Екзотермічний < 0 Спалювання, нейтралізація, заморожування
Ендотермічний > 0 Плавлення, розчинення, фотосинтез
Термонейтральний ≈ 0 Фазові зміни в стані рівноваги

Спонтанність і ΔG

Сама по собі ентальпія не визначає, чи є реакція спонтанною. Вільна енергія Гіббса поєднує ентальпію та ентропію:

ΔG = ΔH - TΔS

Реакція є спонтанною, коли ΔG < 0. Екзотермічна реакція з негативним ΔH, швидше за все, буде спонтанною, але ентропія (ΔS) також має значення.

Калориметрія

Експериментально ентальпію знаходять, вимірюючи тепловиділення в калориметрі:

q = m × c × ΔT

Де m — маса, c — питома теплоємність, а ΔT — зміна температури. Ентальпія реакції дорівнює -q (від’ємна, оскільки тепло, що виділяється під час реакції, поглинається калориметром).

Поради

Пам’ятайте, що ентальпії утворення елементів у стандартному стані за визначенням дорівнюють нулю. Під час пошуку значень зверніть увагу на стан (твердий, рідкий, газоподібний) — різні стани мають різні ентальпії. Також будьте обережні з умовними знаками: від’ємний ΔH означає тепло, що виділяється в навколишнє середовище.

Використовуйте наш Калькулятор ентальпії реакції, щоб миттєво обчислити ентальпію реакції з ентальпій утворення.