הן בפיזיקה והן בכימיה משתמשים במושג למדידת האנרגיה הכלולה בגוף. אנחנו מדברים על אנלפיה. זהו סוג של מדידה המציינת את כמות האנרגיה הכלולה בגוף או מערכת שיש בה נפח מסוים, הנמצאת בלחץ ושניתן להחליף עם הסביבה. האנטלפיה של מערכת מיוצגת על ידי האות H והיחידה הפיזית הקשורה אליה לציון ערכי האנרגיה היא הג'ול.
במאמר זה אנו נספר לכם על כל המאפיינים והחשיבות של אנטלפיה.
תכונות עיקריות
אנו יכולים לומר כי האנתלפיה שווה לאנרגיה הפנימית שיש למערכת בתוספת הלחץ כפול הנפח של אותה מערכת. כשאנחנו רואים שהאנרגיה של המערכת, הלחץ והנפח הם פונקציות של מצב, האנטלפיה היא גם. משמעות הדבר היא שכאשר יגיע הזמן זה יכול להתרחש בתנאים התחלתיים סופיים מסוימים, כך שהמשתנה יכול לעזור בחקר המערכת כולה.
הדבר הראשון הוא לדעת מהי האנטלפיה של ההתהוות. זה בערך נספג חום שנשכח מהמערכת כאשר מולקולציה אחת של חומר מוצר מופקת מהיסודות במצב רגיל. מצבים אלה יכולים להיות מוצקים, נוזליים או גזים או במקרה של פתרון. המצב האלוטרופי הוא המצב היציב ביותר. לדוגמא, המצב האלוטרופי היציב ביותר שיש לפחמן הוא גרפיט, בנוסף להיותו בתנאים רגילים שערכי השקע הם אווירה וטמפרטורה אחת היא 1 מעלות.
אנו מדגישים כי enthalpies של היווצרות על פי מה שהגדרנו הם עבור 1 שומה של תרכובת המיוצר. באופן זה, בהתאם לכמות מוצרי הריאגנט הקיימים, יהיה צורך להתאים את התגובה במקדמים חלקים.
אנטלפיה גיבוש
אנו יודעים שבכל תהליך כימי, האנטלפיה של היווצרות יכולה להיות חיובית ושלילית כאחד. אנטלפיה זו חיובית כאשר התגובה היא אנדותרמית. שתגובה כימית היא אנדותרמית פירושה שהיא יכולה לספוג את חום המדיום. מצד שני, יש לנו אנטלפיה שלילית כאשר התגובה היא אקסותרמית. שתגובה כימית היא אקסותרמית פירושה שהיא פולטת חום מהמערכת כלפי חוץ.
כדי שתתרחש תגובה אקסותרמית, על המגיבים להיות בעלי אנרגיה גבוהה יותר מהמוצרים. להפך, כדי שתתקיים תגובה אנדותרמית על המגיבים להיות בעלי אנרגיה פחותה מהתוצרים. כדי שניתן יהיה לכתוב היטב את המשוואה הכימית של כל אלה, יש למלא את חוק שימור החומר. כלומר, המשוואה הכימית חייבת להכיל את המידע על המצב הפיזי של המגיבים והמוצרים. זה ידוע כמצב צבירה
צריך גם לזכור את זה לחומרים שהם טהורים יש אנטלפיה של היווצרות השווה לאפס. ערכי אנטלפיה אלה מתקבלים בתנאים סטנדרטיים, כמו אלה שהוזכרו לעיל, ובצורתם היציבה ביותר. במערכת כימית בה קיימים מגיבים ומוצרים, אנטלפיית התגובה שווה לאנתלפית היווצרות בתנאים סטנדרטיים.
אנו יודעים כי האנטלפיה של ערכי היווצרות של כמה תרכובות כימיות אורגניות ואורגניות נקבעת בתנאים של אטמוספרה אחת של לחץ ו -1 מעלות טמפרטורה.
התלהבות התגובה
כבר הזכרנו מהי אנתלפיה של התהוות. כעת נתאר מהי אנתלפת התגובה. זוהי פונקציה תרמודינמית שעוזרת לחשב את החום שצבר או את החום שהועבר במהלך תגובה כימית. יש לחפש איזון מאמנים, נשאר או מקבל גם את הריאגנטים וגם את המוצרים. אחד ההיבטים שיש למלא כדי לחשב את אנלפת התגובה הוא שהתגובה עצמה חייבת להתרחש בלחץ קבוע. במילים אחרות, לאורך כל הזמן שלוקח לתגובה הכימית להתרחש, יש לשמור על הלחץ קבוע.
אנו יודעים כי לאנטלפיה יש ממדי אנרגיה ולכן היא נמדדת בג'אול. כדי להבין את הקשר של האנטלפיה לחום המוחלף במהלך תגובה כימית יש צורך ללכת לחוק הראשון של התרמודינמיקה. וזה שהחוק הראשון הזה אומר לנו שהחום המוחלף בתהליך תרמודינמי שווה לשינוי האנרגיה הפנימית של החומר או החומרים המעורבים בתהליך בתוספת העבודה שנעשתה על ידי החומרים האמורים במהלך התהליך.
אנו יודעים שכל התגובות הכימיות אינן אלא תהליכים תרמודינמיים שונים המתרחשים בלחץ מסוים. ערכי הלחץ הנפוצים ביותר ניתנים בתנאים סטנדרטיים של לחץ אטמוספרי. לכן, כל התהליכים התרמודינמיים המתרחשים בדרך זו מכונים איזובאריים, מכיוון שהוא מתרחש בלחץ קבוע.
מקובל מאוד לקרוא לחום אנלפי. עם זאת, צריך להיות ברור שזה לא אותו דבר כמו חום, אלא חילופי חום. כלומר, לא החום יכול ללמד לקח או החום הפנימי שיש למגיבים ולמוצרים. החום הוא זה שמחלפים לאורך כל התגובה הכימית.
קשר עם חום
בניגוד למה שדיברנו עליו קודם, אנטלפיה היא פונקציה של המדינה. כאשר אנו מחשבים את שינוי האנטלפיה, אנו למעשה מחשבים את ההפרש בין שתי פונקציות. פונקציות אלה תלויות בדרך כלל אך ורק במצב המערכת. מצב זה של המערכת משתנה בהתאם לאנרגיה הפנימית ולנפח המערכת עצמה. מכיוון שאנו יודעים שהגרסה נשארת קבועה לאורך כל התגובה הכימית, אנתלפת התגובה אינה אלא פונקציית מצב שתלויה הן באנרגיה פנימית והן בנפח.
לכן, אנו יכולים להגדיר את האנטלפיה של המגיבים בתגובה כימית כסכום של כל אחד מהם. מצד שני, אנו מגדירים את אותו הדבר אך במוצרים כסכום האנטלפיה של כל המוצרים.
אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על אנתלפיה ומאפייניה.