Τόσο στη φυσική όσο και στη χημεία, μια ιδέα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ενέργειας που περιέχεται στο σώμα. Μιλάμε για το ενθαλπίας. Είναι ένας τύπος μέτρησης που υποδεικνύει την ποσότητα ενέργειας που περιέχεται σε ένα σώμα ή σύστημα που έχει έναν ορισμένο όγκο, που βρίσκεται υπό πίεση και που μπορεί να ανταλλαχθεί με το περιβάλλον. Η ενθαλπία ενός συστήματος αντιπροσωπεύεται από το γράμμα H και η φυσική μονάδα που σχετίζεται με αυτό για να δείξει τις ενεργειακές τιμές είναι το Joule.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε για όλα τα χαρακτηριστικά και τη σημασία της ενθαλπίας.
Κύρια χαρακτηριστικά
Μπορούμε να πούμε ότι η ενθαλπία ισούται με την εσωτερική ενέργεια που έχει το σύστημα συν την πίεση επί τον όγκο του ίδιου συστήματος. Όταν βλέπουμε ότι η ενέργεια του συστήματος, η πίεση και ο όγκος είναι λειτουργίες της κατάστασης, η ενθαλπία είναι επίσης. Αυτό σημαίνει ότι, όταν έρθει η ώρα, μπορεί να συμβεί σε ορισμένες τελικές αρχικές συνθήκες, έτσι ώστε η μεταβλητή να μπορεί να μελετήσει ολόκληρο το σύστημα στο σύνολό του.
Το πρώτο πράγμα είναι να γνωρίζουμε τι είναι η ενθαλπία του σχηματισμού. Είναι περίπου απορροφούμενη θερμότητα που ξεχάστηκε από το σύστημα όταν 1 γραμμομόριο προϊόντος παράγεται από τα στοιχεία σε κανονική κατάσταση. Αυτές οι καταστάσεις μπορεί να είναι στερεές, υγρές ή αέριες ή σε περίπτωση διαλύματος. Η αλλοτροπική κατάσταση είναι η πιο σταθερή κατάσταση. Για παράδειγμα, η πιο σταθερή αλλοτροπική κατάσταση που έχει ο άνθρακας είναι ο γραφίτης, εκτός από το ότι βρίσκεται υπό κανονικές συνθήκες, των οποίων οι τιμές κατάθλιψης είναι 1 ατμόσφαιρα και θερμοκρασία είναι 25 βαθμοί.
Τονίζουμε ότι οι ενθαλπίες σχηματισμού σύμφωνα με αυτό που έχουμε ορίσει είναι για 1 γραμμομόριο παραγόμενης ένωσης. Με αυτόν τον τρόπο, ανάλογα με την ποσότητα των υπαρχόντων προϊόντων αντιδραστηρίου, η αντίδραση θα πρέπει να ρυθμιστεί με κλασματικούς συντελεστές.
Ενθαλπία σχηματισμού
Γνωρίζουμε ότι σε οποιαδήποτε χημική διαδικασία, η ενθαλπία του σχηματισμού μπορεί να είναι τόσο θετική όσο και αρνητική. Αυτή η ενθαλπία είναι θετική όταν η αντίδραση είναι ενδοθερμική. Ότι μια χημική αντίδραση είναι ενδοθερμική σημαίνει ότι μπορεί να απορροφήσει τη θερμότητα του μέσου. Αφ 'ετέρου, έχουμε μια αρνητική ενθαλπία όταν η αντίδραση είναι εξώθερμη. Ότι μια χημική αντίδραση είναι εξώθερμη σημαίνει ότι εκπέμπει θερμότητα από το σύστημα προς τα έξω.
Για να συμβεί εξώθερμη αντίδραση, τα αντιδραστήρια πρέπει να έχουν υψηλότερη ενέργεια από τα προϊόντα. Αντιθέτως, για να πραγματοποιηθεί ενδοθερμική αντίδραση, τα αντιδραστήρια πρέπει να έχουν λιγότερη ενέργεια από τα προϊόντα. Για να μπορεί να γραφτεί καλά η χημική εξίσωση όλων αυτών, είναι απαραίτητο να συμμορφώνεται με το νόμο της διατήρησης της ύλης. Δηλαδή, η χημική εξίσωση πρέπει να περιέχει τις πληροφορίες σχετικά με τη φυσική κατάσταση των αντιδραστηρίων και των προϊόντων. Αυτό είναι γνωστό ως κατάσταση συνάθροισης
Πρέπει επίσης να έχετε κατά νου αυτό ουσίες που είναι καθαρές έχουν μια ενθαλπία σχηματισμού ίση με το μηδέν. Αυτές οι τιμές ενθαλπίας λαμβάνονται υπό τυπικές συνθήκες, όπως αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω, και στην πιο σταθερή μορφή τους. Σε ένα χημικό σύστημα όπου υπάρχουν αντιδραστήρια και προϊόντα, η ενθαλπία της αντίδρασης είναι ίση με την ενθαλπία σχηματισμού υπό τυπικές συνθήκες.
Γνωρίζουμε ότι η ενθαλπία των τιμών σχηματισμού ορισμένων ανόργανων και οργανικών χημικών ενώσεων καθορίζεται σε συνθήκες 1 ατμόσφαιρας πίεσης και 25 βαθμών θερμοκρασίας.
Ενθαλπία αντίδρασης
Έχουμε ήδη αναφέρει τι είναι η ενθαλπία του σχηματισμού. Τώρα θα περιγράψουμε τι είναι η ενθαλπία της αντίδρασης. Είναι μια θερμοδυναμική λειτουργία που βοηθά υπολογίστε τη θερμότητα που έχει αποκτηθεί ή τη θερμότητα που έχει παραδοθεί κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Ζητείται ισορροπία εκπαιδευτή, παραμένει ή λαμβάνεται τόσο αντιδραστήρια όσο και προϊόντα. Μία από τις πτυχές που πρέπει να πληρούνται για τον υπολογισμό της ενθαλπίας της αντίδρασης είναι ότι η ίδια η αντίδραση πρέπει να λαμβάνει χώρα σε σταθερή πίεση. Με άλλα λόγια, καθ 'όλη τη διάρκεια του χρόνου που απαιτείται για την χημική αντίδραση, η πίεση πρέπει να διατηρείται σταθερή.
Γνωρίζουμε ότι η ενθαλπία έχει διαστάσεις ενέργειας και γι 'αυτό μετριέται σε joules. Να κατανοήσουμε τη σχέση της ενθαλπίας με τη θερμότητα που ανταλλάσσεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης είναι απαραίτητο να πάμε στον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής. Και είναι ότι αυτός ο πρώτος νόμος μας λέει ότι η θερμότητα που ανταλλάσσεται σε μια θερμοδυναμική διαδικασία είναι ίση με τη διακύμανση της εσωτερικής ενέργειας της ουσίας ή των ουσιών που εμπλέκονται στη διαδικασία συν την εργασία που γίνεται από τις εν λόγω ουσίες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
Γνωρίζουμε ότι όλες οι χημικές αντιδράσεις δεν είναι τίποτα περισσότερο από διάφορες θερμοδυναμικές διεργασίες που συμβαίνουν σε μια συγκεκριμένη πίεση. Οι πιο κοινές τιμές πίεσης δίδονται υπό τυπικές συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης. Επομένως, όλες οι θερμοδυναμικές διεργασίες που συμβαίνουν με αυτόν τον τρόπο ονομάζονται ισοβαρικές, καθώς συμβαίνει σε σταθερή πίεση.
Είναι πολύ συνηθισμένο να ονομάζεται θερμότητα ενθαλπίας. Ωστόσο, πρέπει να είναι σαφές ότι δεν είναι το ίδιο με τη θερμότητα, αλλά την ανταλλαγή θερμότητας. Δηλαδή, δεν είναι η θερμότητα που μπορεί να διδάξει ένα μάθημα ή η εσωτερική θερμότητα που έχουν τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα. Είναι η θερμότητα που ανταλλάσσεται καθ 'όλη τη διαδικασία χημικής αντίδρασης.
Σχέση με τη θερμότητα
Σε αντίθεση με αυτό που έχουμε μιλήσει στο παρελθόν, η ενθαλπία είναι μια συνάρτηση κατάστασης. Όταν υπολογίζουμε την αλλαγή ενθαλπίας, πραγματικά υπολογίζουμε τη διαφορά δύο συναρτήσεων. Αυτές οι λειτουργίες εξαρτώνται συνήθως αποκλειστικά από την κατάσταση του συστήματος. Αυτή η κατάσταση του συστήματος ποικίλλει ανάλογα με την εσωτερική ενέργεια και τον όγκο του ίδιου του συστήματος. Δεδομένου ότι γνωρίζουμε ότι η έκδοση παραμένει σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια της χημικής αντίδρασης, η ενθαλπία της αντίδρασης δεν είναι τίποτα περισσότερο από μια συνάρτηση κατάστασης που εξαρτάται τόσο από την εσωτερική ενέργεια όσο και από τον όγκο.
Ως εκ τούτου, μπορούμε να ορίσουμε την ενθαλπία των αντιδραστηρίων σε μια χημική αντίδραση ως το άθροισμα καθενός από αυτά. Από την άλλη πλευρά, ορίζουμε το ίδιο πράγμα αλλά στα προϊόντα όπως το άθροισμα της ενθαλπίας όλων των προϊόντων.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για την ενθαλπία και τα χαρακτηριστικά της.