เอนทัลปี

เอนทัลปี H = U + พีวี เป็นฟังก์ชันสถานะทางอุณหพลศาสตร์ ภายใต้ความดันคงที่และมีงาน พีวี เป็นหลัก การเปลี่ยนเอนทัลปีมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความร้อนที่ระบบรับหรือคาย

ความหมายของ H = U + พีวี

พลังงานภายใน U รวมพลังงานจลน์และศักย์ระดับจุลภาค การเพิ่มพจน์ พีวี ทำให้ H เหมาะกับกระบวนการที่ความดันคงที่ ภายใต้เงื่อนไขที่มีเฉพาะงาน พีวี จะได้ q_p = ΔH

จึงไม่ควรพูดว่า 'เอนทัลปีคือความร้อน' เพราะ H เป็นฟังก์ชันสถานะ แต่ q เป็นการถ่ายเทพลังงานที่ขึ้นกับเส้นทาง เพียงในเงื่อนไขเฉพาะที่มีค่าเท่ากันเชิงตัวเลข

เครื่องหมายขึ้นกับสมการที่เขียน

ΔH < 0 หมายถึงระบบคายความร้อนภายใต้เงื่อนไขที่กล่าว ส่วน ΔH > 0 หมายถึงดูดความร้อน ถ้ากลับปฏิกิริยาเครื่องหมาย ΔH กลับ และถ้าคูณสัมประสิทธิ์ทั้งหมดด้วย n ค่า ΔH ก็คูณด้วย n

กฎของ เฮสส์

เพราะ H เป็นฟังก์ชันสถานะ ปฏิกิริยาเป้าหมายที่เขียนเป็นผลรวมของหลายปฏิกิริยาสามารถหาค่า ΔH ด้วยการบวกค่าที่ปรับเครื่องหมายและตัวคูณสอดคล้องกัน

ต้องรักษาสถานะของสาร เช่น g, l, s, อค เพราะ H₂O(l) กับ H₂O(g) มีเอนทัลปีต่างกันด้วยพลังงานการเปลี่ยนเฟส

เอนทัลปีการเกิดมาตรฐาน

ΔH_f° นิยามสำหรับการเกิดสาร 1 mol จากธาตุในสถานะมาตรฐาน สามารถใช้ ΔH°_rxn = ΣνΔH_f°(ผลิตภัณฑ์) − ΣνΔH_f°(สารตั้งต้น) สถานะมาตรฐานไม่ได้หมายถึง 0 °C โดยอัตโนมัติ

การทดลองแคลอริเมทรี

ในห้องปฏิบัติการเราหา q จากการเปลี่ยนอุณหภูมิ ความจุความร้อน และค่าคงที่ของแคลอริมิเตอร์ ความร้อนของระบบกับสิ่งแวดล้อมมีเครื่องหมายตรงข้าม การสูญเสียความร้อนหรือใช้ค่าความจุความร้อนผิดทำให้ ΔH มี ข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบ

ตรวจให้ลึกขึ้น

การประมาณ ΔH จากพลังงานพันธะเฉลี่ยใช้พลังงานที่ต้องใช้สลายพันธะเทียบกับพลังงานที่คายเมื่อสร้างพันธะ วิธีนี้ช่วยเห็นทิศและขนาดคร่าว ๆ แต่ค่าพลังงานพันธะเป็นค่าเฉลี่ยของพันธะชนิดเดียวกันในหลายโมเลกุลและมักอ้างอิงเฟสแก๊ส ผลของ เสียงสะท้อน สถานะของสาร และแรงระหว่างโมเลกุลจึงทำให้ค่าจริงต่างได้ งานที่ต้องการความแม่นยำควรใช้ เอนทัลปีของการก่อตัว ที่เหมาะสมหรือข้อมูล แคลอรี่ โดยตรง มากกว่าถือค่า เอนทาลปีของพันธะ เป็นค่าจริงเฉพาะของทุกพันธะ

เครื่องหมายของ q และ ΔH ต้องผูกกับการเลือกระบบ ถ้าปฏิกิริยาคายความร้อน ระบบมี q<0 แต่สิ่งแวดล้อมหรือสารละลายใน แคลอรี่ อาจมี q>0 การใช้ q_ระบบ = −q_สภาพแวดล้อม เป็นขั้นตอนสำคัญก่อนแปลงเป็น ΔH ต่อจำนวนโมลของปฏิกิริยา

พลังงานพันธะกับค่า ΔH

การประมาณ ΔH จากพลังงานพันธะเฉลี่ยใช้แนวคิดพลังงานที่ใช้สลายพันธะลบด้วยพลังงานที่ได้จากการสร้างพันธะ วิธีนี้ช่วยเห็นทิศและขนาดคร่าว ๆ แต่ค่าพลังงานพันธะเป็นค่าเฉลี่ยของพันธะชนิดเดียวกันในโมเลกุลหลายแบบ และมักอ้างอิงเฟสแก๊ส

ดังนั้น เสียงสะท้อน สถานะของสาร และแรงระหว่างโมเลกุลทำให้ค่าจริงต่างได้ งานที่ต้องการความแม่นยำควรใช้ เอนทัลปีของการก่อตัว ที่เหมาะสมหรือข้อมูล แคลอรี่ โดยตรงมากกว่าพลังงานพันธะเฉลี่ยอย่างเดียว

แบบฝึกหัด

กฎ เฮสส์

รวม −393.5 kJ กับปฏิกิริยากลับ +283.0 kJ

เฉลย: ΔH รวม = −110.5 kJ

น้ำ 1 mol

2H₂ + O₂ → 2H₂O(l), ΔH = −571.6 kJ

เฉลย: ต่อ H₂O 1 mol คือ −285.8 kJ

กลับปฏิกิริยา

A → B มี ΔH = +40 kJ

เฉลย: B → A มี ΔH = −40 kJ