Entalpia reakcji. Entalpia reakcji bądź też zmiana entalpii reakcji delta H jest to ciepło pochłaniane lub wydzielane przez reagujące substancje zmierzone pod stałym ciśnieniem. Zmiana entalpii reakcji może być ujemna lub dodatnia, czyli delta H może mieć wartości zarówno poniżej zera, wartości minusowe, jak również wartości dodatnie.
W przypadku reakcji, która ma entalpię mniejszą od zera dochodzi do utraty ciepła, czyli ciepło w cudzysłowie ucieka z układu. Do otoczenia. Dlaczego tak się dzieje? Otóż entalpia reakcji jest to różnica między entalpią produktów a entalpią substratów, czyli delta H równa się HP minus HS.
Jeżeli mamy sytuację, tak jak tutaj na wykresie, że mamy energię substratów i one są substratami dość wysoko energetycznymi i dochodzi do reakcji, w wyniku której powstają produkty, które mają energię produktów znacznie mniejszą, to wtedy, jeżeli podstawimy do wzoru Za HP i HS, tutaj te wartości z wykresu, to może się okazać, że zwróć uwagę tutaj, w tym wykresie energia produktów jest znacznie mniejsza od energii substratów, czyli entalpia produktów jest mniejsza niż entalpia substratów. A jeżeli większe odejmujemy od mniejszego, czyli np. mamy entalpię produktów, która wynosi 5, a entalpię substratów, która wynosi 10, to automatycznie wyjdzie nam wartość ujemna.
Czyli delta H będzie mniejsza od zera, w naszym przypadku będzie to minus 5. Zatem delta H mniejsze od zera oznacza, że ciepło ucieka z układu, czyli energia ucieka z układu do otoczenia. Ta energia, która powstała w wyniku danej reakcji, której entalpia jest ujemna. Zwróć uwagę na jeszcze jedną rzecz, ponieważ tutaj na wykresie jest mowa o procesie egzoenergetycznym, natomiast ja tutaj mówię o procesie albo reakcji egzotermicznej.
Są to pojęcia synonimiczne, natomiast... proces albo reakcja egzoenergetyczna jest to reakcja, która opisuje, gdzie przedostaje się energia, czyli proces egzoenergetyczny, egzozewnęczny, energetyczny dotyczy energii, jest to proces, w którym energia ucieka na zewnątrz. Natomiast proces albo reakcja egzotermiczna jest to pojęcie właściwie takie samo, ale chodzi o temperaturę, czyli że ciepło ucieka na zewnątrz.
Czyli to ciepło ucieka z układu, czyli ciepło, inaczej energia, uciekają z układu w przypadku reakcji egzotermicznej, egzoenergetycznej i wtedy entalpia tej reakcji jest mniejsza od zera. Druga opcja to reakcje, w których entalpia ma wartości dodatnie. Dzieje się to wtedy, kiedy układ pobiera ciepło z otoczenia.
Jest to tzw. reakcja endotermiczna albo inaczej reakcja endoenergetyczna. Endo oznacza wewnętrzny, energetyczna oznacza.
związane z energią, termiczna oznacza związane z ciepłem, z temperaturą, czyli reakcja endotermiczna, endoenergetyczna jest to reakcja, w wyniku której ciepło jest pochłaniane do układu. I tak się dzieje w przypadku reakcji, których entalpia jest większa od zera, ponieważ jeżeli mamy tutaj wzór na entalpię i mamy delta H równe H produktów minus H substratów, to żeby entalpia reakcji była dodatnia, to H produktów, czyli entalpia produktów, musi być większa niż entalpia substratów. I tak mamy tutaj też pokazane na wykresie, że energia produktów, czyli ta entalpia produktów, ona jest większa niż entalpia substratów.
Zatem jeżeli mamy H produktu, który jest większy niż H substratów, to wtedy entalpia będzie dodatnia. I to oznacza, że ciepło musiało być dostarczone do tej reakcji, aby ta reakcja mogła zajść, ponieważ ta energia do reakcji musiała być pobrana z otoczenia. To ciepło musiało być pochłonięte do układu. Znaczenie słów układ i otoczenie.
Czym jest układ, czym jest otoczenie? Układ są to wszystkie substancje, które biorą udział w danej reakcji. Natomiast otoczenie jest to wszystko to, co znajduje się poza układem. Wyróżniamy trzy rodzaje układów. Jest to układ otwarty, układ zamknięty oraz układ izolowany.
Układ otwarty. Układ otwarty jest to układ, w którym pomiędzy układem a otoczeniem występuje wymiana masy i energii. Układ są to wszystkie substancje, które biorą udział w naszej reakcji, czyli nasze reagenty, wszystko to, co dotyczy reakcji. Natomiast otoczenie jest wszystko wokół, czyli otoczenie układu.
Teraz w przypadku układu otwartego dochodzi między układem a otoczeniem do wymiany masy i energii. Ta wymiana jest dwukierunkowa. Układ zamknięty.
Układ zamknięty jest to układ, w którym pomiędzy układem a otoczeniem występuje wymiana wyłącznie energii, a nie następuje wymiana masy. Oznacza to, że między układem, czyli wszystkimi reagentami, które biorą udział w naszej reakcji, a otoczeniem, czyli tym, co się dzieje poza reakcją, następuje wyłącznie wymiana energii, natomiast nie dochodzi do wymiany materii, czyli do wymiany substancji. Układ izolowany. Układ izolowany jest to układ, w którym pomiędzy układem a otoczeniem nie występuje wymiana ani masy, ani energii.
Sama nazwa układu już pokazuje, o co chodzi. Jest to izolowanie układu od otoczenia, czyli on jest jakby układem w pełni zamkniętym, nie ma żadnej wymiany. ani masy, ani energii. W ogóle nie ma połączenia między układem a otoczeniem. Wracając do entalpii reakcji, jednostką zmiany entalpii reakcji jest kilojoule na mol, czyli kJ na mol.
Entalpia reakcji jest to wartość ciepła wymienianego między reagentami a otoczeniem i jest ona podawana w odniesieniu do jednego mola któregoś z reagentów. Obliczenia związane ze zmianą entalpii reakcji zazwyczaj wykonuje się stosując proporcje. Wynik takich obliczeń może być wartością dodatnią lub ujemną, zależnie od tego czy reakcja przebiega z wydzieleniem ciepła do otoczenia, czy też z pochłonięciem ciepła z otoczenia do układu.
Czyli to co mówiłam wcześniej, że delta H może być większe od zera, może być mniejsze od zera i zależnie od tej wartości mamy albo do czynienia z pochłanianiem ciepła, albo z wydzielaniem ciepła. Ilość ciepła wydzielonego lub pochłoniętego zależy od tego w jakich stanach skupienia występują reagenty. Dlatego zawsze przy wzorach związków należy zapisać odpowiednie indeksy informujące o stanie skupienia poszczególnych reagentów, czyli S w nawiasie są to ciała stałe, C są to ciecze, a G są to gazy. Ilość ciepła wymienianego w reakcji można podać na dwa sposoby.
Po pierwsze można zaznaczyć bezpośrednio w równaniu reakcji lub też można podać wartość delta H. Tu mamy przykład reakcji, w której podano ilość wymienianego ciepła już w samym równaniu reakcji. Czyli mamy N2 w stanie gazowym plus 3H2 w stanie gazowym równa się 2NH3 również w stanie gazowym plus 92,4 kJ. Zapis ten oznacza, że w reakcji 1 mol azotu z 3 molami wodoru powstają 2 mole amoniaku oraz wydzielane jest 92,4 kJ ciepła.
Ponieważ ciepło jest wydzielane w tej reakcji, oznacza to, że w tej reakcji delta H będzie równa minus 92,4. I to wszystko, jeżeli chodzi o zagadnienie związane z entalpią reakcji. Zachęcam Cię do subskrypcji tego kanału, wszystkich moich kanałów i do usłyszenia wkrótce.