Mini-kurzus
Entalpia
Az entalpia H=U+pV állapotfüggvény. Állandó nyomású, csak pV-munkát végző egyszerű folyamatokban az entalpiaváltozás megegyezik a rendszer által felvett hővel, ezért ΔH különösen hasznos reakciók és fázisátalakulások hőhatásának leírására.
Exoterm és endoterm
Ha ΔH<0, a rendszer entalpiája csökken, és állandó nyomáson a környezet felé hő adódhat le: a folyamat exoterm. Ha ΔH>0, endoterm. A jel mindig a rendszer szemszögéből értendő, ezért a környezet hőváltozása ellenkező előjelű lehet.
Állapotfüggvény
Az entalpiaváltozás csak a kezdeti és végállapottól függ, nem attól, milyen útvonalon jutunk egyikből a másikba. Ez a Hess-törvény alapja. Ha egy reakció több ismert lépés összegeként írható fel, a teljes ΔH a lépések entalpiaváltozásainak algebrai összege.
Kötések és energia
Kötés felszakítása energiát igényel, kötés kialakulása energiát szabadíthat fel. Átlagos kötési energiákból ΔH közelíthető a „felszakított kötések energiája mínusz kialakított kötések energiája” sémával. Ez közelítés, mert a kötési energiák a konkrét molekuláris környezettől függenek.
Képződési entalpia
Standard képződési entalpia egy mol vegyület standard állapotú elemeiből történő képződéséhez tartozik. A standard állapotú elemek képződési entalpiáját konvenció szerint nullának vesszük. Reakcióentalpia így számítható: termékek sztöchiometriai ΔH°f összege mínusz reagenseké.
Fázisváltozás
Olvadás és párolgás általában endoterm, mert a részecskék közötti kölcsönhatások részleges leküzdéséhez energia kell. Fagyás és kondenzáció ugyanazon átmenet fordított irányaként ellentétes előjelű entalpiaváltozással jár. A fázis ezért mindig része a termokémiai egyenlet pontos megadásának.
ΔH nem dönti el egyedül a spontaneitást
Exoterm folyamat gyakran kedvező, de nem minden spontán folyamat exoterm, és nem minden exoterm folyamat spontán minden körülmények között. A spontaneitást állandó T és p mellett a Gibbs-energia ΔG=ΔH−TΔS kombinációja határozza meg. Az entrópiahatást ezért nem szabad figyelmen kívül hagyni.
Kalorimetria
Kísérletben a hőmérséklet-változásból és a hőkapacitásból becsülhető a hőcsere: q≈mcΔT egyszerű esetben. A rendszer és kaloriméter közötti előjelkönyvelés, valamint a hőveszteség figyelembevétele szükséges ahhoz, hogy ebből megbízható reakcióentalpia szülessen.
Próbáld ki
Egy reakció ΔH=−125 kJ a megadott sztöchiometriai egyenlet szerint. Exoterm vagy endoterm, és mi történik az előjellel, ha az egyenletet megfordítjuk?
Megoldás
Exoterm. A fordított reakció entalpiaváltozása +125 kJ.