I u fizici i u kemiji koristi se koncept za mjerenje energije sadržane u tijelu. Govorimo o entalpija. To je vrsta mjerenja koja pokazuje količinu energije sadržane u tijelu ili sustavu koji ima određeni volumen, koja je pod pritiskom i koja se može razmijeniti s okolinom. Entalpija sustava predstavljena je slovom H, a fizička jedinica koja je pridružena označavanju energetskih vrijednosti je Joule.
U ovom ćemo vam članku reći o svim karakteristikama i važnosti entalpije.
Glavne osobine
Možemo reći da entalpija jednak je unutarnjoj energiji koju sustav ima plus tlak pomnožen s volumenom istog sustava. Kad vidimo da su energija sustava, tlak i volumen funkcije stanja, entalpija je također. To znači da se, kad za to dođe vrijeme, može dati u određenim konačnim početnim uvjetima, tako da varijabla može pomoći u proučavanju cijelog sustava.
Prva stvar je znati koja je entalpija formacije. Riječ je o apsorbirana toplina koju je sustav zaboravio kada se od elemenata u normalnom stanju proizvede 1 mol tvari proizvoda. Ta stanja mogu biti čvrsta, tekuća ili plinovita ili u slučaju otopine. Alotropno stanje je najstabilnije stanje. Na primjer, najstabilnije alotropno stanje koje ugljik ima je grafit, pored toga što je u normalnim uvjetima čija su vrijednost depresije 1 atmosfera i temperatura su 25 stupnjeva.
Naglašavamo da entalpije formacije prema onome što smo definirali odnose se na 1 mol proizvedenog spoja. Na taj će se način, ovisno o količini postojećih reagensnih proizvoda, reakcija morati prilagoditi frakcijskim koeficijentima.
Entalpija formacije
Znamo da u bilo kojem kemijskom procesu entalpija tvorbe može biti i pozitivna i negativna. Ova entalpija je pozitivna kada je reakcija endotermna. To što je kemijska reakcija endotermna znači da može apsorbirati toplinu medija. S druge strane, imamo negativnu entalpiju kad je reakcija egzotermna. To što je kemijska reakcija egzotermna znači da emitira toplinu iz sustava prema van.
Da bi se dogodila egzotermna reakcija, reaktanti moraju imati veću energiju od proizvoda. Suprotno tome, da bi se dogodila endotermna reakcija, reaktanti moraju imati manje energije od proizvoda. Da bi kemijska jednadžba svega toga mogla biti dobro napisana, potrebno je poštivati zakon očuvanja materije. Odnosno, kemijska jednadžba mora sadržavati podatke o fizikalnom stanju reaktanata i proizvoda. To je poznato kao agregacijsko stanje
Imajte to na umu tvari koje su čiste imaju entalpiju tvorbe jednaku nuli. Te vrijednosti entalpije dobivaju se u standardnim uvjetima, kao što su gore spomenuti, i to u njihovom najstabilnijem obliku. U kemijskom sustavu u kojem postoje reaktanti i proizvodi, entalpija reakcije jednaka je entalpiji tvorbe u standardnim uvjetima.
Znamo da se entalpija formacijskih vrijednosti nekih anorganskih i organskih kemijskih spojeva utvrđuje u uvjetima 1 atmosfere pritiska i 25 stupnjeva temperature.
Entalpija reakcije
Već smo spomenuli što je entalpija formacije. Sad ćemo opisati što je entalpija reakcije. To je termodinamička funkcija koja pomaže u izračunajte dobivenu toplinu ili toplinu koja je predana tijekom kemijske reakcije. Traži se ravnoteža trenera, ostaje ili prima reagense i proizvode. Jedan od aspekata koji se moraju ispuniti za izračunavanje entalpije reakcije jest da se sama reakcija mora odvijati pod konstantnim tlakom. Odnosno, tijekom cijelog vremena potrebnog za nastanak kemijske reakcije tlak mora biti konstantan.
Znamo da entalpija ima dimenzije energije i zato se mjeri u džulima. Da bi se razumio odnos entalpije i topline koja se izmjenjuje tijekom kemijske reakcije potrebno je prijeći na prvi zakon termodinamike. I to je da nam ovaj prvi zakon govori da je toplina koja se izmjenjuje u termodinamičkom procesu jednaka promjeni unutarnje energije tvari ili tvari koje sudjeluju u procesu, plus rad koji spomenute tvari obavljaju tijekom procesa.
Znamo da sve kemijske reakcije nisu ništa drugo do različiti termodinamički procesi koji se događaju pod određenim tlakom. Najčešće vrijednosti tlaka daju se u standardnim uvjetima atmosferskog tlaka. Stoga se svi termodinamički procesi koji se događaju na ovaj način nazivaju izobarnim, budući da se događa pod stalnim tlakom.
Vrlo je često entalpiju nazivati toplinom. Međutim, mora biti vrlo jasno da to nije isto što i toplina, već razmjena topline. Odnosno, toplina nije ono što može naučiti ili unutarnja toplina koju imaju reaktanti i proizvodi. Toplina se izmjenjuje tijekom procesa kemijske reakcije.
Odnos s vrućinom
Za razliku od onoga o čemu smo ranije govorili, entalpija je državna funkcija. Kada izračunavamo promjenu entalpije, zapravo izračunavamo razliku dviju funkcija. Te funkcije obično ovise isključivo o stanju sustava. Ovo stanje sustava varira ovisno o unutarnjoj energiji i volumenu samog sustava. Budući da znamo da verzija ostaje konstantna tijekom kemijske reakcije, entalpija reakcije nije ništa drugo nego funkcija stanja koja ovisi i o unutarnjoj energiji i o volumenu.
Stoga entalpiju reaktanata u kemijskoj reakciji možemo definirati kao zbroj svakog od njih. S druge strane, definiramo istu stvar, ali u proizvodima kao zbroj entalpije svih proizvoda.
Nadam se da ćete s ovim podacima saznati više o entalpiji i njezinim karakteristikama.